论文部分内容阅读
建筑结构在生活中因长期使用,受环境影响必然会产生安全问题,造成各项功能的退化,同时部分构件功能的退化导致结构的承载力降低。而建设新的房屋耗资巨大。对既有结构的维修加固是延续既有结构寿命的有效措施,也是可持续发展战略的要求。与其他加固方法相比,采用体外预应力技术对结构进行加固具有独特的优越性。本文主要基于体外预应力简支技术加固梁的原理、体外预应力环箍技术加固节点和柱的原理,采用理论推导和数值模拟的方法分析框架梁,运用数值模拟软件ABAQUS建立了19个单榀框架结构,主要研究内容和结论有:(1)通过弯矩-曲率关系,推导了框架梁的荷载-挠度曲线方程;利用力的平衡原理和点斜式原理推导了索的内力表达式和索变形后的曲线表达式。得出结论:理论公式是以一系列基本假定为基础的,通过与课题组已有的模拟和试验数据对比,得出理论公式在弹性阶段有较高的准确性,可以指导实践;进入塑性阶段后由于材料非线性和几何非线性的影响,理论公式与试验和模拟数据具有显著的差异,准确性较低。(2)以文献资料为依据,对框架梁理论模型分析得出跨中截面承载力计算公式;假定体外索与梁和腹杆都是铰接,索为二力杆,求解了体外预应力加固筋在线弹性阶段单元刚度矩阵,运用余弦公式推出了索的变形增量;并用胡克定律验证了索的单元刚度矩阵和索变形增量的正确性。结果表明:框架梁的相关理论在三腹杆加固框架梁结构中有较高的适用性,而对于腹杆数量较多时体外预应力加固体系作用下的框架梁,准确性不高。(3)运用数值模拟软件ABAQUS建立了19个单榀框架结构,以不同的垂度、截面面积的体外预应力筋对框架结构的梁进行了体外预应力简支技术加固,以不同截面面积的环箍筋对柱进行了体外预应力环箍技术加固,分析单榀框架在加固前后框架梁的混凝土和钢筋在外荷载作用下应力云图的变化情况,并分析了不同的因素对框架梁的荷载-挠度曲线的影响规律。得出结论:1)与未加固的单榀框架模型相比,应用体外预应力简支技术加固梁、环箍技术加固柱能够大幅度地提高框架梁的承载能力。与只加固梁的框架模型相比,加固柱对提高框架梁承载能力没有加固梁对框架梁承载能力提高的多;2)体外预应力索垂度的增大和截面面积的增大以及环箍筋截面面积的加大对加固效果都有提高的作用,索垂度对加固效果的作用更显著;3)在外荷载作用下,全加固后框架梁比未加固框架梁变形小,延迟了框架梁的受力钢筋和箍筋的屈服时间,提高了框架梁的抗弯承载力。