混凝土梁斜截面粘钢加固技术总结

混凝土梁斜截面粘钢加固技术总结混凝土构件粘钢钢加固中，可可靠有效的粘粘结锚固是保保证加固钢板板与混凝土共共同工作的前前提条件。《混混凝土结构加加固技术规范范》（CECS25∶90）中，垂直直粘贴钢板承承载力计算时时，钢板采用用并联U形箍板，箍箍板上端粘贴贴水平横板，但但没有说明横横板与竖板间间的连接方式式。采用U形箍板能使使两侧箍板连连为一体，整整体性好，但但实际施工中中应用不便：：一是加工成成型困难；二二是底部两端端转角为圆弧弧过渡，很难难使两侧箍板板与底部钢板板同时与梁截截面结合密实实；三是实际际工程中，不不同位置梁的的截面尺寸存存在一定的误误差和差异，事事先加工的U形箍板很难难处处适合梁梁截面；四是是U形箍板从梁梁底部套上时时，由于箍板板与梁截面尺尺寸基本相同同，箍板上的的结构胶易被被刮掉，胶层层厚度不易保保证。实实际工程中也也有采用斜向向粘贴钢板的的方式，使加加固钢板与斜斜裂缝方向垂垂直，有关单单位也进行过过类似的试验验。斜粘钢板板时，钢板与与梁轴线有一一夹角，不可可能采用整体体U形箍板形式式。为确定斜斜粘钢板时合合理的粘贴和和锚固方式，保保证粘钢加固固效果，分别别进行了不同同形式和连接接方式的锚固固试验，以确确定一种既可可靠又易于施施工的锚固方方案。试试验梁截面b×h＝120mmm×200mmm，跨度l＝1800mmm，受拉钢筋318，受压钢筋216，箍筋φ6＠150mmm，混凝土强强度等级C25。试验采用用两点集中荷荷载，剪跨比比λ＝2．0。试验分卸卸荷加固和不不卸荷加固两两种情况。加加固钢板宽度度20mm，厚度3mm。1梁侧面斜斜粘钢板在梁侧面直直接斜粘钢板板，该方法比比较简单，是是一般试验时时采用的方法法，所见资料料中曾有两个个单位在试验验研究中均采采用此方法。试验中，先先加荷至混凝凝土梁出现斜斜裂缝，宽度度控制在0．2mm以内，卸荷荷后在梁两侧侧面各粘两条条钢板，所粘粘钢板与斜裂裂缝垂直，待待结构胶固化化后进行加荷荷试验（图1）。当加荷荷至原试验梁梁卸荷粘钢板板荷载级时，胶胶层开始拉脱脱，钢板上部部崩出，失去去加固作用。梁梁两侧粘贴三三条钢板的试试验结果也基基本相同，梁梁破坏荷载与与对比梁（未未粘钢梁）相相差无几。从从实测钢板应应力来看，最最大值为130MPPa，其他单位位的试验实测测钢板应力为为100～200MPPa，说明钢板板拉脱时应力力较低，加固固钢板的作用用未充分发挥挥，属锚固破破坏。图1梁侧斜粘粘钢板造成上述现象的的原因，一是是钢板的一端端与斜裂缝相相距较短，锚锚固长度不够够，胶层与混混凝土粘结面面的粘结应力力超过混凝土土面层的抗剪剪强度，混凝凝土面层被破破坏，钢板承承载力丧失；；二是这种拉拉脱是不可避避免的，因钢钢板距裂缝较较短的一端，锚锚固长度虽稍稍短，但相对对刚度却较大大，不利于钢钢板与混凝土土变形的协调调，此端钢板板往往先被拉拉脱。钢板胶胶层的拉脱不不是沿梁表面面的滑移拉脱脱，而是伴随随喀嚓声响从从混凝土表面面的崩脱，试试验及分析说说明这种粘钢钢方法不能提提供足够的有有效锚固长度度，须设法增增加斜粘钢板板两端的锚固固。2上横板与与斜板连接、斜斜板底端螺栓栓连接为为增加斜粘钢钢板的锚固长长度，在梁侧侧面上部横贴贴一条钢板，宽宽度与斜向钢钢板相同，斜斜钢板底端钻钻孔，在梁底底部用螺栓拧拧紧（图2）。图2斜板上端端与横板连接接，下端螺栓栓连接2．1上横板板与斜板间胶胶结，面上附附粘一条钢板板当加荷荷至混凝土梁梁破坏荷载的的85％左右，附附粘钢板与上上横板胶结处处开始崩脱，其其原因与斜粘粘钢板时相同同，特别是横横粘一条钢板板后，裂缝上上端的斜板长长度更短，更更易崩脱，斜斜板与横板间间的粘结应力力不足以有效效阻止斜板沿沿交接面外法法线方向向外外崩脱。2．2上横板与与斜板间焊接接上横板板与斜板间先先焊接后再粘粘贴，斜板与与梁轴线夹角角为45°。这种连接接方式使板形形成整体，有有效地增加了了钢板上端的的锚固。2．3斜板下端端螺栓连接试验结果果表明：斜板板下端采用螺螺栓连接时，螺螺栓加力的大大小对锚固效效果产生影响响，且不易控控制。较松时时锚固得不到到保证，胶层层易拉脱；较较紧时，梁破破坏时胶层与与混凝土面层层依然开裂，只只是不向外崩崩脱。这种连连接的试验梁梁抗剪承载力力比对比梁有有所提高，但但效果不很显显著。另外，采采用螺栓加力力锚固，实际际工程中很难难应用，因为为斜粘钢板需需伸出梁底才才能钻孔加穿穿螺栓，会相相应降低建筑筑物的净空，影影响外观，螺螺栓的加工需需有相应的设设备，且加工工费用较高，因因此不宜采用用。3斜板与上上下水平横板板焊接如如图3所示，斜板板与上横板焊焊接后粘贴，有有效地增加了了上端钢板的的锚固。关于于能否用斜板板下端与水平平横板焊接后后再粘贴来解解决下端钢板板的锚固问题题，试验结果果表明：斜板板下端与横板板焊接后粘贴贴于梁侧面，确确能增加钢板板下端的锚固固长度，提高高承载能力，但但斜截面的破破坏形式与一一般的剪切破破坏不同，梁梁底面出现几几条水平斜向向相交的裂缝缝，将梁底面面分割为几块块，梁破坏时时，此裂缝向向混凝土内发发展较深，裂裂缝较宽，梁梁底两侧最外外边混凝土沿沿下横板剥落落。图3斜板上下下与横板连接接梁出现的这种裂裂缝形式与下下端粘贴水平平横板有关。水水平粘贴横板板主要起两个个作用：一是是使各斜板成成为一个整体体，二是改变变混凝土梁剪剪力的传递模模式，斜板承承受的剪力通通过横板转移移为横板与混混凝土表面的的粘结应力来来平衡，转移移了竖向剪力力，间接增加加了斜板的锚锚固长度。由由于横板与斜斜板有一夹角角，横板表面面必然受有水水平向的粘结结应力。梁底底部混凝土处处于受拉区，混混凝土表面的的水平粘结应应力分力使混混凝土受拉，易易造成开裂，且且更易贯通梁梁底面。横板板与混凝土表表面粘结应力力并非均匀分分布，随着荷荷载的增加，应应力峰值逐渐渐向两端移动动，底部与横横板粘结部分分混凝土的裂裂缝也逐渐沿沿横板方向延延伸，并由梁梁底两边缘向向梁底中部发发展，与横向向的弯剪裂缝缝相交，将底底部混凝土分分割为几块。采用下端端焊接水平横横板，虽能提提高抗剪承载载力，但因受受力特性发生生变化，使混混凝土梁破坏坏更具脆性和和突然性。由由于加固钢板板未能形成一一个“箍”，中断了横横截面剪力的的传递路径，剪剪力不能有效效流动而形成成“剪力流”，因此加固固钢板下端不不宜采用这种种方式。4上横板与与斜板焊接，斜斜板下部加短短肢钢板，梁梁底用结构胶胶粘接为为增强斜板下下部的锚固，斜斜板下部须与与梁底面连接接，使其变形形与梁的变形形相协调。混混凝土结构加加固技术规范范中垂直粘贴贴钢板采用的的是U形箍，虽存存在一些不足足，但在底部部与梁底连接接在一起，使使加固钢板形形成整体。借借鉴此法，可可在斜板底端端焊接一个短短肢，使加固固钢板成为L形，两个L形短肢在梁梁底用结构胶胶粘接，形成成斜向U形箍板（图4）。这种锚锚固和粘贴方方法，易于在在工程中使用用，两侧钢板板与梁侧面、底底面粘贴紧密密，胶层厚度度易于保证，且且易适应梁截截面尺寸的差差异，因此既既有箍板的优优点，又克服服了整体粘贴贴时的不足。加加固梁破坏时时，梁底搭接接短肢钢板的的实测应力很很小，说明其其具有足够的的锚固保证。这这种粘钢形式式的梁抗剪承承载力的提高高程度是各种种粘钢形式中中最大的一种种。图4斜板上端端与横板焊接接，下端焊短短肢在梁底粘粘结5关于上横板板的长度问题题5．1受力分析析斜板上上端焊接的横横板，能有效效地防止斜板板上端崩脱，增增强斜板的锚锚固，使各斜斜板的受力更更均匀，整体体性更好。但但横板粘于梁梁两侧顶部混混凝土受压区区，梁顶混凝凝土在压应力力作用下，会会侧向膨胀，同同时降低了混混凝土在其切切线方向上的的抗拉强度。在在粘钢的弯剪剪梁段，沿梁梁轴线方向各各截面的压应应力并不相同同，受压区混混凝土向外的的膨胀程度也也不相同。粘粘贴于此混凝凝土表面的横横板变形也与与之相适应，横横板左右两端端向外膨胀的的程度也不一一样，使横板板产生垂直梁梁侧面向外的的附加应力。斜斜裂缝的出现现，使加荷端端的梁截面上上部受压面积积减小，压应应力增大，使使侧向的混凝凝土抗拉强度度降低更多，所所以靠近梁中中部的一端横横板更容易被被拉脱。梁的挠度变变化也对上横横板的受力产产生影响，横横截面变形的的同时，梁沿沿纵轴线方向向有挠度产生生。横板两端端的挠度差，按按弹性力学计计算时相差约约7倍。若临界界斜裂缝形成成后，梁截面面的刚度发生生变化，靠近近加荷端的刚刚度更小。同同时钢板的宽宽度一般为厚厚度的几倍至至几十倍，侧侧面粘贴时其其刚度（EI）为水平粘粘贴时的宽度度与厚度比值值的平方倍，钢钢板变“硬”许多，与混混凝土梁的挠挠度变形不易易保持一致，产产生平行梁侧侧面的附加应应力，这在靠靠近加荷点的的横板端更为为突出，使该该处很易拉脱脱。5．2上横板的的建议长度由上横板板的受力分析析及试验结果果可知：只有有当横板与梁梁的变形差产产生的应力不不致使胶层或或混凝土表面面发生破坏，横横板和梁混凝凝土才能完好好地粘结在一一起。一旦差差异过大，就就会发生锚固固破坏，加固固钢板失去作作用。若横板板长度过短，横横板与混凝土土间的粘结力力过小，所提提供的承载力力不能平衡由由于粘钢加固固后梁提高的的承载力部分分，使横板过过早地崩脱；；若横板长度度过长，由于于两端变形差差值的增大，使使靠近加荷点点端部的锚固固成为一个薄薄弱点，特别别是靠近加载载点的一端不不能与斜裂缝缝上段相交、进进入加载点附附近混凝土剪剪压破坏的范范围，否则将将引起端部的的锚固提前破破坏。在垂直直和斜向粘钢钢板的试验中中均出现过上上述两种情况况，也说明横横板长度取值值是加固中的的一个值得注注意的问题。从横板的的受力分析中中看出，横板板的锚固是一一个很关键和和复杂的问题题。对于一般般实际需要加加固的混凝土土梁，可根据据需要加固钢钢板贡献的承承载力VS、加固后梁梁的挠度曲线线f（x）、粘结面面混凝土的抗抗剪强度、横横板可能提供供的粘结长度度，计算出横横板的粘结应应力q（x），由此计计算出横板能能提供的粘结结力，与VS进行比较，观观察横板的锚锚固是否满足足要求。但公公式和计算比比较繁复，通通过试验结果果和理论分析析计算，在加加固梁剪压破破坏情况下，横横板长