增大截面法
關(guān)注創(chuàng)建者：大平-結(jié)構(gòu)工程 創(chuàng)建時間：2020-04-17
增大截面法的視頻教程
精品課程A62-砂漿加固梁柱節(jié)點滯回模擬增大截面法
本課程為精品課程A62-砂漿加固梁柱節(jié)點滯回模擬增大截面法。 適用對象： 全國各高校結(jié)構(gòu)工程方向的研究生，尤其是課題與砂漿加固、增大截面法、鋼筋混凝土梁柱節(jié)點滯回模擬有關(guān)的。 課程亮點：非以往視頻的簡單介紹，核心步驟實操講解，各個環(huán)節(jié)，詳細(xì)介紹。干貨中的干貨，精品中的精品。四十分鐘的講解，節(jié)約您半年的時間，直擊要害，尤其是課題遇到瓶頸，需要新idea的同學(xué)，適合購買。
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精品課程A85-鋼筋混凝土柱增大截面法一次加固和二次加固滯回模擬分析
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增大截面法的實例教程
項目難點：
1、二次受力設(shè)置；
2、新舊混凝土截面接觸設(shè)置；
3、精細(xì)建模。
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鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結(jié)構(gòu)增大截面法不同于混凝土結(jié)構(gòu)，存在負(fù)荷加固還是卸載加固之分，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)在負(fù)荷時進(jìn)行增大截面焊接，會產(chǎn)生應(yīng)力滯后現(xiàn)象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側(cè)移還是無側(cè)移框架。不同的判定設(shè)置會導(dǎo)致鋼構(gòu)件穩(wěn)定性驗算結(jié)果天差地別。
(3)注意區(qū)分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
支撐背部貼焊槽鋼
工字鋼新增焊板形成箱型鋼
2. 灰斗部分加固方案
針對應(yīng)力計算不足的橫肋，采用增大截面法，具體做法詳見下圖：
在Midas Gen中該加固構(gòu)件輸入的具體截面尺寸如下：
上翼緣考慮灰斗壁板的貢獻(xiàn)作用，下翼緣寬度考慮角鋼和原槽鋼翼緣長度之和，腹板厚度仍取原槽鋼厚度。
1.5倍儲灰梁單元應(yīng)力云圖
1.5倍儲灰板單元應(yīng)力云圖
考慮到灰斗四個角部位置有弧形加強(qiáng)板、包角鋼板加強(qiáng)措施，且剔除有限元計算在角部的應(yīng)力集中畸變，經(jīng)計算后滿足要求。
三、總結(jié)
結(jié)構(gòu)工程師在既有建筑結(jié)構(gòu)鑒定、加固領(lǐng)域的工作模式有別于傳統(tǒng)的設(shè)計院或施工單位的做法。在此情況下，結(jié)構(gòu)工程師不能僅作為流水線作業(yè)中的一環(huán)，或者單純地按照圖紙進(jìn)行施工和組織生產(chǎn)，而是必須扮演結(jié)合規(guī)范、力學(xué)理論以及現(xiàn)場操作環(huán)境等多重因素的綜合性結(jié)構(gòu)工程技術(shù)服務(wù)人員的角色。
文章：結(jié)構(gòu)重光
展開 本showcase演示了一種通過螺栓截面法模擬螺栓螺紋的簡化建模技術(shù)——螺栓螺紋建模技術(shù)（螺紋截面法）。該方法得到的近似結(jié)果接近于真實螺紋螺栓模型的精度，但不需要詳細(xì)的螺紋幾何和精細(xì)的網(wǎng)格離散。螺栓截面法還大大節(jié)省了模擬時間。
研讀分享不易，如果覺得本文有價值，請不吝點贊、關(guān)注！
【簡介】
螺栓連接用于將兩個或多個部件連接在一起，形成一個機(jī)械結(jié)構(gòu)的組件。為了實現(xiàn)螺栓連接結(jié)構(gòu)的預(yù)期物理行為，需要一個詳細(xì)的三維螺栓模型，包括螺栓預(yù)拉力效應(yīng)和接觸界面的摩擦行為。然而，對于大型、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由于問題規(guī)模的限制和與分析整個結(jié)構(gòu)相關(guān)的計算成本，螺栓連接的詳細(xì)建模是困難的。
螺栓螺紋建模技術(shù) 可用于2-D和3-D接觸單元，提供了簡化的建模，精度接近于真正的螺紋螺栓模型。螺栓螺紋建模技術(shù)可以通過分配一個“螺紋截面” (由SECTYPE命令定義)來模擬覆蓋在光滑圓柱形螺栓表面上的接觸元素。為了近似螺栓的行為，根據(jù)用戶指定的螺紋幾何數(shù)據(jù)和螺栓軸的端點(通過SECDATA命令輸入)在內(nèi)部執(zhí)行計算。
螺栓螺紋建模技術(shù)對于系統(tǒng)級建模是很有用的，其中螺栓的主要功能是傳遞負(fù)載。由于沒有幾何細(xì)節(jié)和網(wǎng)格離散化，該方法在計算成本上也不昂貴。該技術(shù)可應(yīng)用于三維模型和二維軸對稱模型。
【案例介紹】
螺栓連接的兩個主要特性是預(yù)緊和螺紋配合部分的接觸。為了模擬螺栓的配置，建立了M120螺栓與一個蓋板和一個底板模型。
螺栓的最大直徑為120mm，節(jié)徑為116mm，節(jié)距為6mm，半螺紋角度為30度（按標(biāo)準(zhǔn)螺紋輪廓）。
螺栓預(yù)緊力為256446 N，模擬實際螺栓現(xiàn)象。定義了三個摩擦接觸對（FCP）：一個在螺紋區(qū)域內(nèi)；一個在螺栓頭與蓋板之間；第三個在蓋板與底板之間。
展開 3、上述各種病害可選的加固方法有：
（1）對梁底彎曲裂縫和沿預(yù)應(yīng)力筋的縱向裂縫可采用粘貼鋼板、粘貼纖維復(fù)合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固，增加鋪裝層厚度，加大截面受壓區(qū)面積對提高抗彎強(qiáng)度和剛度有利，但增加高度有限，同時也增加自重，如果增加梁底截面高度，實際上是增加配筋點擊免費領(lǐng)取500本常用規(guī)范；
（2）對于腹板上的斜裂縫，可在與裂縫反向并近似與水平線成45°，即大致正交于斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料，對梁高度矮，鋼板或纖維錨固長度不足時，可粘貼成U形箍和加壓條的形式，如圖：
（3）對于腹板上的收縮裂縫和錨固區(qū)的裂縫，視縫寬大小采用環(huán)氧膠封閉或灌縫處理；
（4）對橋面縱向裂縫，可結(jié)合鋪裝層改造增加厚度和橫向配筋，或者增加或者加大橫隔板；
（5）上述各種因受力引起的病害，均可采用體外預(yù)應(yīng)力加固法，具體的做法有多種，如下圖示意，此法的設(shè)計、施工復(fù)雜，但效果較好。
（6）對病害較多，較重的某一單片梁，條件許可時，可割開橫向聯(lián)系更換增大剛度后的新梁，同時減少其它梁的荷載分布。多數(shù)情況下邊梁病害較重，如圖：
二、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁及懸臂梁橋
連續(xù)梁橋及懸臂梁橋的截面形式常有T形、I形和箱形，跨徑30米以上的大多采用箱形，并采用變高度的不等跨梁，等高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁一般跨徑在30米以下，變高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁或懸臂梁一般跨徑在50米以下，跨經(jīng)偏大仍采用鋼筋混凝土材料的此類橋梁比較費材料，而且橋面負(fù)彎矩區(qū)易出現(xiàn)橫向裂縫。等高度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁一般跨徑在60米以下，而變高度的預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁跨徑大多100米以下，但100米以上也是常有的，連續(xù)梁跨徑大多在200米以下，但200米以上也是常有的。這類橋梁在跨越障礙物或城市立交橋中較多采用，不論跨徑大小均容易出現(xiàn)各種病害。
展開 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固
1.采用增大截面加固法或約束加固法時，確保混凝土強(qiáng)度等級不低于C10。
2.采用粘鋼加固法或粘貼纖維復(fù)合加固法時，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C15。
3.采用預(yù)應(yīng)力加固法時，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C30。
4.懸挑結(jié)構(gòu)采用植筋技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件連接時，植入構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度級應(yīng)不低于C25。
5.砌體結(jié)構(gòu)加固時，須現(xiàn)場檢測確定被加固墻體的砂漿強(qiáng)度等級不低于M5。
6.外加混凝土構(gòu)造柱、圈梁等提高結(jié)構(gòu)整體性加固措施時，須確定砂漿強(qiáng)度等級不低于M5。
結(jié)構(gòu)抗震驗算
1.結(jié)合地震作用、重力代表值、地震影響系數(shù)、地震作用效應(yīng)組合等情況，對建筑進(jìn)行抗震驗算，根據(jù)設(shè)防烈度進(jìn)行審核，同時還需審核整體建筑是否滿足原有使用功能。
2.對于僅進(jìn)行抗震加固或局部改造的建筑可不進(jìn)行抗震變形驗算，如進(jìn)行了加層改造，則必須進(jìn)行抗震變形驗算。
3.對于結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計使用年限不超過25年的建筑，承載力抗震調(diào)整系數(shù)可按規(guī)范規(guī)定值的0.85倍取值。
4.加固后的結(jié)構(gòu)剛度和重力代表值變化分別小于10％和5％時，可不計入地震作用變化的影響；如改變了原有結(jié)構(gòu)體系，則必須按加固后的實際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體抗震復(fù)核計算。
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鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結(jié)構(gòu)增大截面法不同于混凝土結(jié)構(gòu)，存在負(fù)荷加固還是卸載加固之分，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)在負(fù)荷時進(jìn)行增大截面焊接，會產(chǎn)生應(yīng)力滯后現(xiàn)象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側(cè)移還是無側(cè)移框架。不同的判定設(shè)置會導(dǎo)致鋼構(gòu)件穩(wěn)定性驗算結(jié)果天差地別。
(3)注意區(qū)分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
本showcase演示了一種通過螺栓截面法模擬螺栓螺紋的簡化建模技術(shù)——螺栓螺紋建模技術(shù)（螺紋截面法）。該方法得到的近似結(jié)果接近于真實螺紋螺栓模型的精度，但不需要詳細(xì)的螺紋幾何和精細(xì)的網(wǎng)格離散。螺栓截面法還大大節(jié)省了模擬時間。
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2、新舊混凝土截面接觸設(shè)置；
3、精細(xì)建模。
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（1）對梁底彎曲裂縫和沿預(yù)應(yīng)力筋的縱向裂縫可采用粘貼鋼板、粘貼纖維復(fù)合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固，增加鋪裝層厚度，加大截面受壓區(qū)面積對提高抗彎強(qiáng)度和剛度有利，但增加高度有限，同時也增加自重，如果增加梁底截面高度，實際上是增加配筋點擊免費領(lǐng)取500本常用規(guī)范；
（2）對于腹板上的斜裂縫，可在與裂縫反向并近似與水平線成45°，即大致正交于斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料
結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固
1.采用增大截面加固法或約束加固法時，確保混凝土強(qiáng)度等級不低于C10。
2.采用粘鋼加固法或粘貼纖維復(fù)合加固法時，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C15。
3.采用預(yù)應(yīng)力加固法時，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C30。
