加固技術加深篇—鋼結構加固設計原理(二)

加固技術加深篇—鋼結構加固設計原理(二)

軸心受力構件的加固計算,有幾種不同的算法。比較保守的算法是以彈性工作階段為準按容許應力法進行。

試驗表明,軸心拉桿在原有截面受力屈服後會出現內力量分佈,使加固零件的應力逐漸和原有截面拉平,因此,截面的新舊兩部分在計算時可以同樣看待。雖然平均應力點低於屈服點,但是試驗表明加後杆件的臨界力,實際上和原有截面加固時應力大小無關。因此,臨界應力也可以被認為在整個截面上均勻分佈。

以上兩個例子時假定截面加固沒有引起形心軸移動,當形心位置變動時,應按正彎構件進行計算。

加固技術加深篇—鋼結構加固設計原理(二)

為了確保加固零件和原有構件應力一致,重要的軸心受壓柱可以採用預應力套管如固的辦法。(圖1)所示工形截面柱,在翼緣外側用兩根預應力套管加固。套管由外管、內管和頂板組成採用機械或加熱的辦法使外管伸長然後把它和內管用焊縫連接牢固。 外管產生的預應力,而內管則為預壓應力。套管放在和柱相連的上、下兩梁之間用墊板和楔塞頂緊隨後外管沿周長切斷,它的預拉應力得到釋放。內管的預壓應力作用於兩樑上,使柱原有的壓力分散一部分到內管上。最後,切斷的外管用焊接重新連接起來,作為加固零件的組成部分。

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這一方法不僅能用於軸心受壓柱,也可用於偏心受壓柱。加固軸心受壓柱時,套管對稱放置,加固偏心柱時則可以非對稱放置。

梁截面的加固,可以在翼緣上加焊蓋板(圖2a),也可以加設斜翼板、角鋼、鋼管(圖2 h, e, d)如果淨空不受限制,還可增大梁的高度,加設新的下翼緣工(圖2e)。斜翼板適用於梁翼緣外側不能加焊的場合,採用這種加固方式需要切斷橫向加勁肋,使加固材料沿全長連續不斷(圖2f).在上翼緣處,切斷的加勁肋用小板重新接長;並和新加的翼緣板用焊縫連接。下翼緣處則不要接長,增大梁高度的方案通常用料比較多。如果加固時梁不拆下,主要焊縫都是仰焊。

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梁的加固計算和軸心受力構件類似,存在幾種不同算法,包括彈性階段的容許應力法和極限狀態法。以及考慮應力重分佈的極限狀態法。雖然經過塑性發展後加固材料的應力可以和原有材料拉平,但塑性變形不宜過大,因而加以限制。至於直接承受動力荷載的構件,考慮到可能疲勞控制型性不易發展,故不依靠加固材料分擔原有荷載。拉桿、壓桿的計算和梁相似。

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在構件截面加固之後,還需要解決它們的連接的加固用焊接對結構的連接。進行加固比較方便,因為不需要鑽孔等工序。因此,焊接結構的節點連接採用焊接,包括加長和加高原有的角焊縫.如(圖3a)所示的節點,腹杆只用側焊縫連於節點板,就可以加設端焊縫。如果加設端焊縫還不夠,則可以加高原有焊縫,加高焊縫只能在一定限度之內:角鋼肢尖焊縫超不過角鋼厚度,角鋼背稜焊縫最多隻能用到角鋼厚度的1.5倍,如(圖3b)所示。當增大厚度有困雄時,可以像(圖3c)邢樣在加大節點板的基礎上加長焊縫。鉚接的構件可以像(圖3d)那樣月焊縫加固.鉚釘的性能和緊密配合的栓和似,它和焊縫共同工作。

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