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鋼筋混凝土結構發揮了鋼筋和混凝土的優點。混凝土材料的抗壓強度高，而抗拉強度卻很低；鋼材抗拉強度和抗壓強度都很高。鋼筋混凝土結構具有就地取材、耐久性好、適應性強等優點，其主要缺點是自重大、施工季節性影響大等。影響鋼筋混凝土結構耐久性的一個重要原因是混凝土開裂引起的鋼筋銹蝕，而針對該種病害的處理方法之一是粘貼鋼板，提高鋼筋混凝土的強度和剛度，改善鋼筋混凝土的工作性能，基于ANSYS研究粘鋼加固對鋼筋混凝土矩形梁強度和剛度的影響。
1 有限元模型建立
1．1 模型建立的方式通常鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有三種方式：整體式、分離式和組合式模型，利用ANSYS分析主要采用分離式和整體式兩種模型。分離式模型把鋼筋和混凝土作為不用的單元來處理，混凝土采用8節點三維非線性實體單元SOLID65，鋼筋采用LINK8桿單元或PIPE20管單元。整體式模型也稱彌散鋼筋模型，即將鋼筋連續均勻分布于整個單元中，它綜合了混凝土與鋼筋對剛度貢獻，其單元僅為SOLID65，通過參數設定鋼筋分布情況。分離式模型能夠考慮鋼筋和混凝土之間的黏結和滑移，整體式模型不能考慮鋼筋和混凝土之間的黏結和滑移，將混凝土和鋼筋之間黏結看作剛性連接。從建模的過程來講，分離式模型采用多種單元，建立模型過程復雜，當鋼筋較多分布復雜時，計算收斂困難；整體式模型采用一種單元，通過參數設定反映鋼筋對結構的貢獻，建立模型過程簡單，易于收斂，但是計算結果與實際情況存在差異。針對鋼筋混凝土結構的分析可以采用整體式模型，降低建模的復雜性，提高計算效率，并且其結果能夠滿足精度要求；針對單個構件，進行構件受力全過程精確分析時，可以采用分離式模型，以便數值分析結果和試驗結果的分析比較。
1．2 材料的本構關系
(1)混凝土的本構關系混凝土的本構關系表達混凝土的應力一應變關系，混凝土本構關系理論包括線彈性理論、非線性彈性理論、彈塑性理論等，應根據數值分析的特點，選擇合適的本構模型。本文中混凝土單軸應力一應變關系上升段采用GB 50010—2002規定公式，下降段則采用H0ngnestad的處理方法，，即當8 80時按照規范計算和規定分別取F／,=2， 。=0．002，8 =0．003 3，上述曲線采用數據擬合得出，采用多線性等向強化模型MISO模擬。(2)鋼筋及加固用鋼板的本構關系
鋼筋及鋼板的屈服強度 =300 MPa，彈性模量E =2．0×105 MPa，泊松比 =0．3。 ．
1．3 收斂控制鋼筋混凝土結構分析的最大困難在于計算的收斂。當結構接近于破壞時，出現不收斂，這屬于正常不收斂，但是當荷載較小時就出現不收斂現象，這是非正常不收斂。通過以下方式可以幫助解決非正常不收斂問題：
(1)滿足計算精度要求的情況下盡量采用整體式模型，提高收斂性；
(2)單元尺寸過小，容易引起應力集中，造成早期開裂，盡量吧單元尺寸控制在不小50衄，尤其是在可能出現應力集中的部位應當控制網格密度。
(3)根據收斂過程追蹤圖調整子步數。
(4)當收斂困難時，可是適當調整收斂準則和收斂精度，但是改變收斂精度不能徹底解決收斂問題，所以改變收斂精度應當謹慎。
(5)不考慮混凝土壓碎，計算易于收斂。一般結構中采用的鋼筋混凝土構件均為適筋梁，所以可以在計算中關閉混凝土壓碎選項。
(6)加載點和支撐處盡量避免采用點荷載和點約束，盡量采用面荷載和面約束，避免應力集中造成收斂困難。
2 實例分析矩形鋼筋混凝土矩形梁截面高度300 mm，寬度200 mm，矩形梁長度為2 800 mm，計算跨徑為2 600 mm。鋼筋混凝土梁配筋為少筋梁，受力鋼筋采用2qf12鋼筋，架立鋼筋采用2‘P6鋼筋，箍筋采用‘P6鋼筋，縱向間距為100 mm，矩形梁橫斷面見圖1。混凝土強度等級為c∞。加固用鋼板采用寬度為130 mm，厚度為4 mm的鋼板，鋼板長度為1 800 mill。根據算例中鋼筋混凝土矩形梁尺寸，建立有限元模型進行計算，由圖2中荷載一位移曲線可知加載過程為非線性過程，粘鋼加固鋼筋混凝土矩形梁極限承載能力為105．5 kN，而未加固鋼筋混凝土矩形梁極限承載能力為76．3 kN，提高38．2％。極限荷載作用下梁的豎向變形為一21．0 mm，底緣
圖1  圖2


縱向鋼筋應力為235 MPa，上緣縱向鋼筋應力為一235 MPa，
見圖3；底緣粘貼鋼板MISES應力為235 MPa，見圖4。
到分散隔離作用。為保證混凝土混合料的攪拌質量，采用先干后濕的拌和工藝。鋼纖維與水泥、粗細骨料和砂先干拌不得少于1 min，在拌和時鋼纖維分三次~JnJ,gt和機中，最后加水濕拌35 s，總攪拌時間不超過6 min，超攪拌會引起鋼纖維結團。一旦發現有鋼纖維結團，就必須剔除掉；有銹蝕、易結塊的鋼纖維不得使用，以防止因此而影響混凝土的質量。
(7)混凝土的振搗，混凝土灌注時分兩次灌入，首次混凝土灌至第二排錨墊板頂部，取出活動木板，將震動棒插入振搗，待振搗密實后，封死木板，灌注上部混凝土，再從頂部插入震動棒，將混凝土振搗密實。
(8)24 h后拆除模板，薄膜覆蓋7 d，灑水養生14 d。
(9)在錨墊板上安裝錨環上夾片。3．3 環氧樹脂砂漿的局部補強施工
(1)鑿出錨墊板并鑿除有空洞的混凝土，直至鑿到密實堅硬的混凝土為止，形狀為楔形，大小應以錨具安裝后與周邊混凝土至少有3 cm間距為準，以保證環氧樹脂砂漿的飽滿密實，增加錨固效果，期間應注意對外露波紋管的保護，不得破壞波紋管。
(2)然后用壓縮空氣吹出里面的粉塵及混凝土塊，并用毛巾仔細清理，晾干，注意切記不能用水清洗，以免潮濕影響環氧樹脂錨固性能。
(3)接長波紋管，長度以露出錨墊板為準，注意接頭處一定要緊密，并用膠帶裹好，防止環氧樹脂砂漿漏人。
(4)安裝錨墊板，先將錨墊板反釘在模板上(注意要堵塞注漿孔)，模板上切割一個10×10 eli!的方口，以方便鋼絞線穿出，將錨墊板裝人錨孔并調整好位置，使錨墊板與相鄰錨墊板處在同一平面，與鋼絞線垂直，并保證與四周混凝土間距在3 cm左右，同時固定模板，模板與混凝土之間的間隙要用雙面膠填塞好。
(5)配制環氧樹脂砂漿，配制量以錨孔體積為準，配合
比如下(質量比)
環氧樹脂：1．0
二丁脂：0．1
乙二胺：O．12
水泥：砂(1：3)3．5
摻入順序為：環氧樹脂一二丁脂一水泥砂一乙二胺配制時應攪拌均勻，黃砂應炒干，水泥標號應為42．5以上，配制時由于氣溫低，樹脂粘稠必須用水浴加熱至80度液化，但在摻人乙二胺前一定要冷卻以后，否則由于樹脂溫度過高，與乙二胺反應迅速硬化，無法施工。
(6)灌注砂漿，灌注時采用小口勺子或漏斗緩慢從模板上口灌入，切記不能過快，以免堵塞灌注孔里面氣體無法排出形成空洞。灌注完成后在錨墊板后及時插入數根10 em左右的鋼筋頭，以增加密實度及抗壓強度。
(7)24 h后拆除模板，在錨墊板上安裝30 into鋼板，安裝錨環上夾片。
4 結束語
在對橋錨后混凝土進行處理后，我們順利進行了預應力張拉作業，沒出現任何質量事故，應該說，處理方案是正確的。但在此次質量事故中，要痛定思痛，深刻吸取此次事故的經驗教訓，在以后的施工中，緊抓每一道施工工序，將質量隱患消除，才是最好的處理方案。
參考文獻：
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圖3圖4
3 結論
通過鋼筋混凝土梁的加載非線性過程分析可知，粘鋼加固鋼筋混凝土矩形梁加載過程荷載一位移曲線表現為非線性過程，加固后矩形梁強度及剛度顯著提高，結構破壞表現為延性破壞，具有較高的安全儲備。
參考文獻：
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