简支C形钢檩条内嵌式连续化加固技术研究

简支变连续加固方式是解决现有檩条加固方式用钢量大、施工效率低等问题的有效方法。采用有限元软件ABAQUS对不同跨度L的简支C形钢檩条内嵌式连续化加固,搭接长度系数α取值0.02~0.20,根据连续性指标β得出简支C形钢檩条合理的嵌套搭接长度,并对比分析简支C形钢檩条支座处采用螺栓连接和结构胶粘结两种连接方式的连接性能。结果表明:简支C形钢檩条内嵌式连续化加固的搭接长度宜≥10%L且当α取0.10时,内嵌式C形钢檩条的β能够达到90%且能够满足檩条加固要求;综合考虑简支C形钢檩条支座处两种连接方式的施工操作性和加固成本,简支C形钢檩条内嵌式连续化加固可优先选择螺栓连接。

既有简支C型钢檩条连续化加固后性能影响因素分析

采用三线性钢材本构模型和壳单元,对2个相邻简支C型钢檩条连续化加固试件建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的三维有限元模型进行加载试验数值模拟分析,分析了内嵌薄壁L型钢的长度与厚度、自攻螺钉布置方式、螺钉间距等参数对简支檩条连续化加固构件受力性能的影响。结果表明:随着薄壁L型钢的长度、厚度增加和螺钉间距的减小,简支檩条连续化加固后的承载能力、刚度增大。薄壁L型钢长度增加、螺钉间距的减小对刚度的提高幅度大于对承载能力的提高幅度。薄壁L型钢长度对承载能力、刚度的提高幅度由大变小,薄壁L型钢长度宜取檩条单跨跨度的10%~15%。薄壁L型钢厚度大于檩条厚度时,对加固檩条的刚度、承载能力提高较小;腹板及翼缘均有螺钉连接的加固檩条的刚度和承载能力大于仅腹板螺钉连接加固,但对承载力的提高不大。不同的薄壁L型钢长度与厚度、螺钉间距、螺钉连接方式对加固檩条的延性提升不大,各试件破坏模式基本相同,左右两跨檩条均发生整体弯曲变形破坏,并在上侧L型钢腹板中部以及加载点附近C型钢受压上翼缘与腹板处发生局部屈曲破坏。

既有简支薄壁C形钢檩条连续化加固研究

为提高既有简支薄壁C形钢檩条的承载能力,对相邻简支C形钢檩条在支座附近采用内嵌薄壁L形钢连接成为连续檩条。对仅腹板有螺钉连接和腹板及上、下翼缘均有螺钉连接的2组加固C形钢檩条进行静力加载试验,分析了加固后檩条的破坏模态、刚度、延性、承载能力及应变发展,并与简支C形钢檩条的受力性能进行了对比。试验结果表明:加固试件的两跨檩条以整体弯曲变形为主,C形钢檩条跨中和加载处上翼缘与受压区腹板发生局部屈曲而破坏,薄壁L形钢翼缘达到屈服。简支檩条连续化加固后的承载能力、刚度均有显著提高,延性提高较小。腹板及上下翼缘均有螺钉连接加固檩条的刚度和屈服荷载提高幅度明显高于仅腹板螺钉连接加固,但两者极限荷载和延性差别较小。采用三线性钢材本构模型和壳单元,建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的三维有限元模型进行数值模拟,计算结果与试验结果的对比验证了有限元模型的准确性。分析了不同薄壁L形钢长度对加固檩条受力性能的影响,结果表明,薄壁L形钢长度的增加对承载能力、刚度的提高幅度由大变小,刚度的提高幅度大于承载能力的提高幅度,薄壁L形钢长度宜取檩条单跨跨度的10%~15%。