加固設(shè)計(jì)中應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)難點(diǎn)

一、二次受力帶來(lái)的應(yīng)力應(yīng)變差異

• 在加固前，構(gòu)件可能已經(jīng)發(fā)生變形，混凝土的收縮徐變也已結(jié)束，并且加固時(shí)使用荷載并未卸除或者只卸除了一部分。這就導(dǎo)致加固后新增加部分只在荷載增加時(shí)發(fā)揮承載作用，新舊結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展并不一致。例如，受壓構(gòu)件和受剪構(gòu)件在這種情況下，往往會(huì)出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與后加部分先后損壞的各個(gè)擊破現(xiàn)象，使得加固結(jié)構(gòu)的新加部分因應(yīng)力、應(yīng)變滯后而不能充分發(fā)揮其效能，承載潛力難以得到充分發(fā)揮，達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

二、缺乏有效的計(jì)算方法和參考數(shù)據(jù)

• 目前加固設(shè)計(jì)著重于構(gòu)件的計(jì)算，但是加固后對(duì)建筑整體的影響尚不確定。設(shè)計(jì)人員可以參考的科研數(shù)據(jù)有限，可靠的計(jì)算方法和實(shí)用的繪圖軟件還沒(méi)研究成功，這給應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)相關(guān)的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很多困難。例如在考慮加固結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)時(shí)，由于缺乏準(zhǔn)確的計(jì)算方法，難以精確預(yù)估加固后結(jié)構(gòu)的整體性能變化。

三、加固材料與原結(jié)構(gòu)的適配性影響應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)

• 不同的加固材料（如鋼筋、纖維、碳纖維、玻璃鋼等）具有不同的承受力、耐久性、耐腐蝕性、抗震性等性能。在加固設(shè)計(jì)中，選擇的加固材料與原結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)力應(yīng)變特性上可能存在差異。比如，若選擇的加固材料彈性模量與原結(jié)構(gòu)材料差異較大，在受力過(guò)程中就難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變的協(xié)同工作，影響加固效果和結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

四、不同加固方法對(duì)應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)的挑戰(zhàn)

• 增大截面法
  • 當(dāng)采用單邊、兩邊或三邊增大截面加固混凝土柱時(shí)，新增箍筋無(wú)法封閉的情況下，會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變傳遞路徑，在新舊結(jié)構(gòu)協(xié)同受力時(shí)就需要特殊處理，如采用新增箍筋與原有箍筋焊接的形式實(shí)現(xiàn)封閉效果，但這也增加了應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)和施工難度。
• 外包型鋼法
  • 新增角鋼沿柱高必須全部貫通，如角鋼遇樓層梁無(wú)法通過(guò)時(shí)，采用等代鋼筋穿過(guò)樓板與上下樓層加固角鋼焊接等操作來(lái)保證結(jié)構(gòu)的整體性，但這些處理方式在保證應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)方面較為復(fù)雜。在梁柱節(jié)點(diǎn)位置，扁鋼無(wú)法穿過(guò)混凝土梁時(shí)，采用等代鋼筋穿過(guò)混凝土梁與左右兩側(cè)加固角鋼焊接的形式進(jìn)行加強(qiáng)錨固，同樣面臨應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)的挑戰(zhàn)。對(duì)于底層柱加固，加固角鋼端部必須錨固于原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)頂面，對(duì)于埋置在地基土內(nèi)部分加固角鋼，還需要進(jìn)行防銹處理，這些要求都增加了應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)的復(fù)雜性。
• 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法（鋼筋混凝土面層(板墻)法同）
  • 鋼筋網(wǎng)豎向鋼筋遇樓板時(shí)，采用等代鋼筋進(jìn)行穿過(guò)樓板使上下樓層鋼筋貫通，但這種做法在實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變均勻傳遞和協(xié)調(diào)方面存在難點(diǎn)，需要精心設(shè)計(jì)和施工來(lái)確保新舊結(jié)構(gòu)共同受力。
• 外粘型鋼法
  • 該加固方法需將所有扁鋼箍穿過(guò)原樓板，對(duì)原樓板損傷太大，一般不建議采用。若采用需用鋼筋代替扁鋼箍減少對(duì)原樓板破壞，這一過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)需要謹(jǐn)慎考慮，既要保證加固效果，又要避免對(duì)原結(jié)構(gòu)造成過(guò)大影響。

加固設(shè)計(jì)中應(yīng)力應(yīng)變協(xié)調(diào)優(yōu)化策略

加固材料與原結(jié)構(gòu)匹配標(biāo)準(zhǔn)

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加固施工中應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控技術(shù)