干式外包角鋼加固混凝土柱環(huán)箍效應(yīng)試驗研究

1、第39卷第2期2013年4月四川建筑科學(xué)研究SichuanBuildingScience121干式外包角鋼加固混凝土柱環(huán)箍效應(yīng)試驗研究郭朋葉，蔣華，張薇(西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川成都610039)摘要：在不同的環(huán)向外包角鋼加固下，對4根鋼筋混凝土短柱進行了靜載試驗。研究了環(huán)向外包角鋼加固混凝土柱所產(chǎn)生的環(huán)箍效應(yīng)的機理，以及對其承載力的影響。研究表明：由角鋼與綴板形成的鋼構(gòu)對混凝土柱產(chǎn)生的環(huán)箍效應(yīng)，提高了加固構(gòu)件的承載力，計算外包

2、角鋼加固構(gòu)件的承載力時應(yīng)計及環(huán)箍效應(yīng)的影響；隨著綴板道數(shù)的增加，其承載力提高也越明顯；相比軸壓柱，環(huán)箍效應(yīng)對偏壓柱的作用不明顯。關(guān)鍵詞：環(huán)箍效應(yīng)；角鋼加固；鋼筋混凝土柱；承載力中圖分類號：TU3753文獻標志碼：A文章編號：1008—1933(2013)02—121—04TestresearchontheringferruleefectofRCcolumnstrengthenedwithdryanglesteelGU0Pengye，JI

3、ANGHua，ZHANGWei(SchoolofArchitectureandCivilEngineering，XihuaUniversity，Chengdu610039，China)Abstract：Withdiferentringtoanglesteelstrengthened，fourRCshortcolumnsweretestedunderstaticloadThispaperresearchesthatthemechanism

4、oftheringferruleeffectwhichwasgeneratedbytheRCcolumnstrengthenedwithanglesteel，andtotheinfluenceofRCcolumns’bearingcapacityItshowsthat：theringferruleeffectwhichwasgeneratedbythesteelstructureformedwithanglesteelandcompos

5、eboardtotheconcretecolumn，improvethebearingcapacityofthereinforcedspecimens，anditshouldaccruedtheinfluenceoftheringferruleefectwhencalculatethereinforcedspecimens’bearingcapacity；Withtheincreasingofthenumberofcomposeboar

6、d，itsbearingcapacityimprovesmoreobviously；Comparewiththeaxialcompressivecolumn，theeffectoftheringferruleeffecttotheeccentriccolumnisnotobviouslyKeywords：theringferruleeffect；anglesteelstrengthened；RCcolumn；bearingcapacit

7、y0前言現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維修和受損結(jié)構(gòu)的加固、修復(fù)在建筑結(jié)構(gòu)工程中占了相當大的比重。外包角鋼加固法是有效的加固方法之一。其中干式外包鋼加固法有施工簡便、濕作業(yè)量比較少的優(yōu)點，但外包骨架和原混凝土構(gòu)件不能整體工作，存在應(yīng)力滯后的缺點。國內(nèi)外很多學(xué)者對外包角鋼加固法做了研究_2，也取得了一定成果。但對于干式外包角鋼加固混凝土柱方面還缺少可靠的試驗數(shù)據(jù)作支撐，且對于混凝土柱由于受到外包角鋼與綴板形成的鋼骨架對其的約束作用，從而使核心混凝土由原來的單

8、向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為處于三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下引發(fā)的環(huán)箍效應(yīng)機理的研究尚未見報道。本文主要從試驗收稿日期：20111009作者簡介：郭朋葉(1985一)，女，河北邢臺人，碩士研究生，主要從事既有結(jié)構(gòu)評定與加固研究。基金項目：西化大學(xué)研究生創(chuàng)新基金資助項目(YCjj201131)；西華大學(xué)人才引進資助項目(R0520637)E—mail：yezi054840@163coln方面對干式外包角鋼加固混凝土軸壓柱環(huán)箍效應(yīng)的工作機理進行了分析。這是對干式

9、外包角鋼加固混凝土柱受力性能的進一步深入研究，對進一步完善混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范具有一定的參考價值，并可供實際工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造工程設(shè)計和施工參考，具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價值。1試驗概況混凝土按C20強度等級設(shè)計。鋼筋均采用HPB235級鋼，綴板和角鋼采用Q235，焊接時角鋼和綴板交接部位采用滿焊且必須符合設(shè)計要求。通過標準試驗方法測得的材料性能參數(shù)詳見表1。表1材料力學(xué)性能Table1Materialmechanics

10、performance為了集中研究環(huán)箍效應(yīng)對承載力的影響，以綴板道數(shù)n和偏心距e為研究參數(shù)，設(shè)計了4根長細郭朋葉，等：干式外包角鋼加固混凝土柱環(huán)箍效應(yīng)試驗研究123一直伴隨有混凝土破碎的聲音。荷載持續(xù)增加，對綴板連接部位的裂縫寬度增長較緩慢，角鋼外凸不明顯，而綴板間裂縫寬度變化迅速，角鋼外凸明顯。隨著荷載進一步增大，縱向裂縫寬度變寬，混凝土柱破壞而外包角鋼還未屈服破壞，其破壞情況如圖2(d)所示。22小結(jié)4根試件柱的試驗過程基本相似，對

11、試驗數(shù)據(jù)進行處理見表3。表3試件承載力試驗結(jié)果Table3Bearingcapacityofspecimens柱編號Z1Z一2Z3z_4提高系數(shù)／％一251846對比4根試件柱的破壞過程分析得出：在相同混凝土強度等級、施工工藝等相同的條件下，環(huán)向外包角鋼加固柱的橫向連接分布越均勻，對混凝土的約束效果越明顯，對混凝土柱的承載力提高的也越大。這充分說明了環(huán)向外包角鋼和綴板所產(chǎn)生的環(huán)箍效應(yīng)對混凝土柱的破壞是有延緩作用的。3試驗結(jié)果分析據(jù)測得的

12、數(shù)據(jù)進行處理，得出以下混凝土、鋼筋、角鋼和綴板荷載一應(yīng)變關(guān)系曲線，如圖3～8所示600500400Z300簦200l00020001600l200—8004000混凝土應(yīng)變／Oe圖3Z1、Z2、Z4混凝土荷載一應(yīng)變關(guān)系Fig3ConcreteloadstraincurveofZ1、Z2、Z45O04O0300堇暈辭200稼100O圖4Z2、z3混凝土荷載一應(yīng)變關(guān)系Fig4ConcreteloadstraincurveofZ2、Z3125

13、0—10508506504502505O鋼筋應(yīng)變／圖5Z1、Z2、Z4鋼筋荷載一應(yīng)變關(guān)系Fig5ReinforcedloadstraincurveofZ1、Z2、Z45。。4O0s。。暴2。。揮1000—14001200—1000800—6004002000鋼筋應(yīng)變／圖6Z2、Z3鋼筋荷載一應(yīng)變關(guān)系Fig6ReinforcedloadstraincurveofZ2、Z3—160014O01200—10008006004O02000角鋼應(yīng)