增大截面法加固钢筋混凝土框支架的非线性有限元分析

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钢筋混凝土框支架作为工业设备支架或平台支架,是一种常见的结构形式,它被广泛地应用于冶金、电力、机械、港口等领域。很多这类结构由于结构构件损伤,或由于使用荷载的变化导致结构承载力不足,如不立即加固,将会给人民生命财产带来不可设想的后果。增大截面法是一种传统的、应用较广的加固补强方法。在混凝土强度过低或特殊环境下,采用增大截面法进行加固处理是比较可行的方法。国内外对于增大截面法加固框支架整体性能尚缺乏研究。因此,研究不同参数对增大截面法加固钢筋混凝土框支架整体性能的影响具有重要的理论意义和工程实用价值。本文利用ANSYS软件,采取杆系结构网格截面模型,对增大截面法加固钢筋混凝土框支架在单调及循环荷载作用下的整体受力性能进行分析。在已有试验资料验证的基础上,通过4组系列16个试件分析研究了加固混凝土强度等级、纵筋直径(配筋率)、箍筋间距(配箍率)和箍筋强度等级、加固截面尺寸对增大截面法加固钢筋混凝土框支架的受力性能的影响及加固截面尺寸对结构塑性铰影响。得到了以下结论:混凝土强度等级、箍筋间距(配箍率)和加固截面尺寸是影响加固结构整体受力性能的重要因素,加固设计时应综合考虑;内外混凝土强度等级差别过大,致使内外混凝土不能很好的协同工作,将不利于结构整体的抗震性能。加固用混凝土强度等级不得低于原混凝土强度等级,也不宜过高,建议最多可比原混凝土强度高两个等级;减小箍筋间距(增大配箍率)可有效地促进内外混凝土整体工作性能,提高承载力;加固截面尺寸不宜过大,过大会造成结构整体刚度过大,从而发生脆性破坏;加固用纵筋(配筋率)及箍筋强度等级,对结构水平承载力的提高贡献不大,可按构造配置;对于框支架整体来说,不宜过多地加强梁,梁只需在满足竖向承载力下加固即可,过多地加强梁会造成“强梁弱柱”。本文系统地研究了加固框支架在单调及循环荷载作用下的受力性能,得到的结论和提出的建议可供进一步研究和工程设计时参考。
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