论工程施工中行车引起的结构加固问题范文

本站小编为你精心准备了论工程施工中行车引起的结构加固问题参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

摘要：以某实际工程项目为例，分析了屋面行车过程中，汽车吊自重的荷载分布情况。通过盈建科软件计算车辆自重下结构的内力分布，通过对构件进行承载力校核验算，找出承载力不足的钢梁构件。依据内力结果进行相应的结构加固研究。

关键词：加固；碳纤维；钢筋混凝土结构；钢结构

复合材料加固具有施工方便，形状适应性较强，强度较大，防水防腐蚀效果较好的优势，成为加固新的发展趋势［1］。结构加固是一件综合性较强的工程，需要考虑多种因素，整体进行加固的设计与施工［2］。在进行结构设计的过程中，需要考虑安全因素、经济因素、社会影响因素以及业主要求等［3］。

1项目背景

项目建筑为钢筋混凝土裙楼结构，部分屋盖主梁构件为钢梁。在实际施工过程中出于拆除塔吊的需要，需要在屋面上行驶汽车吊，而原结构设计中没有考虑到这种情况，因此需要对结构进行结构验算进而开展加固处理工作，从而满足塔吊拆除施工的正常需求。针对汽车吊行驶过程，该文对结构进行了有限元的计算校核，并采用CFRP加固的方法对493号钢梁进行了加固处理。

2结构建模处理分析

2．1结构模型处理

此结构为钢筋混凝土裙楼结构，在使用盈建科建模之前，对结构的变形缝进行了统计整理，并且认为在变形缝处，相邻部位之间彼此脱开独立。当遇到变形缝的位置，变形缝相对分析位置以外的部分不进行建模。

2．2荷载的统计及加载

在汽车吊行驶过程中，由于车辆自重较大，轮胎接触楼板会对楼板产生较大的集中力，楼板配筋较小，无法满足承载力的要求，故采用铺垫覆土及路基箱的方式，将汽车吊的荷载传导至梁上，从而对楼板起到保护作用。在模拟行车过程中，选取六个位置作为汽车吊停车时的位置，并进行相应的内力计算。路基箱自重均布荷载为4．17kN／m2。认为汽车吊荷载为宽度为6m的均布荷载，其中后轴荷载作用长度为2m，大小为10．5kN／m，中轴荷载为12．25kN／m，前轮荷载作用长度为2m，大小为7．875kN／m。

3结构承载力验算

经验算，汽车吊行走路线中钢梁区域需进行加固处理，汽车吊起吊支撑部位混凝土梁局部需进行加固处理。论文针对汽车吊行走过程对钢梁进行分析。

3．1结构计算的内力分布

采用盈建科软件对结构进行建模，由内力计算结果可知，出现最大剪力及弯矩的构件为493号钢梁，最大弯矩为642kN•m，最大剪力为－305．6kN，最大挠度为46．49mm。493号梁钢梁截面为700×300×25×250×18×14mm，接下来从强度、刚度、稳定性三个角度对构件进行可靠性验算。

3．2钢梁构件的承载力验算

3．2．1稳定性验算在该结构各钢梁截面中，由于混凝土板对H型钢的上翼缘的约束作用，因此不存在整体失稳问题。由钢结构设计规范［4］可知，当腹板高厚比满足h0／tw≤80×槡235／fy时。则可不考虑腹板局部稳定问题，可不设置横向加劲肋。在该结构各钢梁截面中，最大高厚比为46，小于上式中的高厚比要求，因此构件腹板满足局部稳定要求。3．2．2钢梁抗弯强度验算钢梁截面面积A＝2．12×10－2m2，梁跨度为17．26m，由截面信息，对X轴求惯性矩，其值为1．67×10－3m4，中和轴以下部分净截面对中和轴的净截面模量为W1x＝5．47×10－3m3，中和轴以上部分净截面对中和轴的净截面模量为W2x＝4．21×10－3m3，则截面的净截面模量Wnx＝9．68×10－3m3，查阅钢结构设计规范，可知该截面塑形发展系数γx为1．05。则由钢结构设计规范可知，钢梁的抗弯承载力Mu＝γx×Wnx×f，代入数据可得，该构件抗弯承载力为1727．8kN•m。由内力计算结果可知，最大弯矩为642kN•m，故构件满足抗弯承载力的要求。3．2．3钢梁抗剪承载力的验算对截面进行中和轴计算可知，a＝304．5mm，即中和轴距离截面下边缘304．5mm。则中和轴以下部分对中和轴的面积矩为S＝2．24×10－3m3，则由钢结构设计规范可得，构件的抗剪承载力VQ＝fvItw／s，带入数据计算得，VQ＝1774．3kN，即钢梁的最大抗剪承载力为1774．3kN。由内力计算结果可知，493号钢梁最大剪力为－305．6kN，因此，该构件满足抗剪承载力的要求。3．2．4钢梁挠度验算该构件在结构中为主梁，因此最大挠度容许限值应满足l／400，该构件长度为17．25m．故最大挠度容许限值为43．13mm。由盈建科计算结果可知，构件最大挠度为46．49mm，超出了容许限值，需做加固处理。

4钢梁构件的CFRP加固

采用CFRP板材粘贴在梁下翼缘外边缘，从而增大了截面的惯性矩，起到了加固作用，具体设计分析如下：设粘贴的碳纤维板材厚度为t，宽度与下翼缘宽度等宽。由钢结构设计规范公式，计算结果见表1。由试算结果可知，当粘贴碳纤维板材厚度为20mm时，在行车过程中产生的挠度为45．12mm，不满足最大挠度容许限值；当粘贴碳纤维板材厚度为25mm时，挠度结果为43．19mm，不满足规范要求；当粘贴碳纤维板材厚度为30mm时，挠度结果为41．55mm，小于最大挠度容许限值，满足规范要求。由于附加了汽车吊行走荷载，对钢梁的下翼缘粘贴高强Ⅱ号CFRP条形板（碳纤维板材）补强加固。且结构处于施工尚未交付阶段，构件在此阶段初始应变较小，在此情况下，不考虑二次受力情况。对于钢结构的加固，由于汽车吊在屋面上行驶会产生较大的压力，考虑到汽车吊行车过程中，部分位置会有较大的局部压力的存在，故在腹板双侧按构造要求设置横向加劲肋。加固设计方案如图1所示。经实际工程验证，当钢梁进行了碳纤维的加固处理后，在汽车吊行驶过程及起吊过程中，钢梁的挠度均满足设计规范要求，因此认为加固的设计方案是有效合理的。碳纤维加固施工过程简单，施工效率较高，且对周围环境影响较小，满足该工程对进度及质量的要求。

参考文献

［1］张凤翻．混凝土结构加固修补用片材的选材和使用［J］．建筑学报，2001，31（3）：6－15．

［2］江学良，杨慧，孟茁超，等．FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展［J］．科技导报，2010（18）：111－117．

［3］王旭．CFRP加固钢结构的力学性能分析［D］．吉林：吉林建筑大学，2015．

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部．GB50017—2017．钢结构设计标准［S］．中国建筑工业出版社，2017．

作者：袁巍巍 李保德 单位：武汉理工大学土木工程与建筑学院