一种钢筋混凝土梁

技术领域

本发明主要涉及采用梁侧贴钢板法加固的钢筋混凝土梁，特别是侧贴钢板的形状以及连接结构，属于建筑结构领域。

背景技术

梁侧贴钢板法是一种钢筋混凝土梁的加固方法，加固后的钢筋混凝土梁在力与位移关系、应力、混凝土损伤等方面都有显著改变，但目前对加固钢板的形状、覆盖位置以及钢板的连接结构缺乏研究，通常都是采用钢板覆盖整个钢筋混凝土梁表面的方式进行加固。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种梁侧贴钢板法加固的钢筋混凝土梁，采用钢板加固钢筋混凝土梁的同时，优化加固钢板的结构形状，能够有效、合理的承受弯矩、剪力，同时降低钢板加固梁的自重。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁的两个相对的侧表面外侧均连接有钢板，所述钢板的长度和高度等于钢筋混凝土梁的长度和高度，且钢板的长度边缘对齐钢筋混凝土梁的长度边缘，钢板的高度边缘对齐钢筋混凝土梁的高度边缘，钢板的上边缘开有第一槽口，使得钢板呈凹字形。

进一步，两块所述钢板通过连接紧固件紧贴在钢筋混凝土梁的侧表面。

进一步，所述连接紧固件为多根贯穿钢筋混凝土梁两个相对侧表面的杆件，杆件的两端设置有锁紧结构。

进一步，上述方案中还包括贯穿孔，所述贯穿孔由贯穿钢筋混凝土梁两个相对侧表面的第一贯穿孔和贯穿钢板厚度方向的第二贯穿孔组成，且第二贯穿孔与第一槽口不相交；

两块所述钢板通过同时穿插在第一贯穿孔和第二贯穿孔中的连接紧固件压紧在钢筋混凝土梁的侧表面上。

优选的，钢板与钢筋混凝土梁的侧表面之间涂覆有粘接层，例如胶水，改善钢板与钢筋混凝土侧表面的连接性能，使得二者能形成整体。

进一步，上述方案中还包括至少一根拉筋，所述拉筋平行于钢筋混凝土梁的长度方向，且拉筋位于第一槽口与钢板下边缘之间的区域内，拉筋的两端与连接紧固件固定连接。

优选的，拉筋的长度不等，但其最短长度大于第一槽口的长度。

进一步，上述方案中还包括第二槽口，多个所述第二槽口平行、间隔布置在钢板上，且第二槽口位于第一槽口的两侧。

进一步，所述钢筋混凝土梁内包括沿着钢筋混凝土梁长度方向布设的纵向受力主筋，以及沿着纵向受力主筋间隔布置的箍筋。

进一步，上述方案中还包括第二槽口，多个所述第二槽口平行、间隔布置在钢板上，第二槽口位于第一槽口的两侧，且两个相邻第二槽口之间的间距等于相邻箍筋之间的间距。

优选的，所述第二槽口的高度小于第一槽口的高度。

优选的，所述钢板为不等厚钢板，在钢筋混凝土梁弯矩最大和剪力最大处的厚度大于其它位置的厚度。

特别的，所述钢筋混凝土梁为等截面梁，钢筋混凝土梁的两个相对的侧表面外侧均连接有钢板，所述钢板的长度和高度等于钢筋混凝土梁的长度和高度，且钢板的长度边缘对齐钢筋混凝土梁的长度边缘，钢板的高度边缘对齐钢筋混凝土梁的高度边缘，钢板的上边缘开有第一槽口，使得钢板呈凹字形，第一槽口的左端到钢筋混凝土梁的左端的距离等于第一槽口的右端到钢筋混凝土梁的右端的距离。

本发明的侧贴钢板加固结构，解决了钢筋混凝土梁后期的加固问题，通过在梁的侧表面增加钢板，改变了梁在承受载荷时的抗弯和抗剪力性能，通过在钢板不同位置开设槽口，减重的同时改变了梁的截面形状，特别是针对弯矩最大和剪力最大位置进行了相应调整。

由于钢筋混凝土梁在弯曲底部容易开裂发生破坏，除了钢板自身的强化，还增加了相应位置的拉筋，提高抗弯性能。

需要说明的是，本发明中的第一槽口开设方向是假设钢筋混凝土梁上端面承受载荷的前提下做出的，第一槽口的具体开设方向根据载荷的位置确定，其目的是减重的同时确保钢筋混凝土梁中承受弯矩最大处的钢筋得到钢板的强化，钢筋混凝土梁中无箍筋处同样得到钢板的强化。

与现有技术相比，本发明的侧贴钢板加固钢筋混凝土梁具备以下特点：

(1)加固效果好，显著提高了钢筋混凝土梁的承载能力，与普通钢筋混凝土梁相比，侧贴钢板加固钢筋混凝土梁的混凝土受拉损伤范围更小。

(2)根据钢筋混凝土梁的受力特点，在侧贴钢板上开设第一槽口，使得侧贴钢板不完全覆盖钢筋混凝土梁的侧表面，降低了强化结构自重的同时，充分发挥第一槽口下方钢板的抗弯矩性能。

(3)侧贴钢板能够显著增加钢筋混凝土梁的应力强度。

(4)根据简支梁在对称点受集中力作用时，梁所受弯矩体现出中间大，两端小的特征，此时弯矩作用主要由钢筋混凝土梁底部纵向钢筋抵抗，故而设计钢板开有第一槽口(凹字形)，在优化抗弯能力的同时避免了材料的浪费，减轻了梁体加固后的自重；梁所受剪力体现出两端大，中间小的特征，剪力作用由箍筋抵抗，第二槽口之间的钢板起到抵抗剪力的作用，第二槽口在避免材料浪费的同时减轻梁体自重。即使简支梁承受的是非对称载荷，也可根据同样的构思设置第一槽口、第二槽口的位置，同时配合相应的拉筋。

(5)在连接紧固件两端开孔，用于固定连接拉筋，并设置长度不同的拉筋，例如当拉筋有两根时，间距较小的两个连接紧固件之间采用钢筋作为拉筋连接，间距较大的两个连接紧固件之间也采用钢筋作为拉筋连接，两根拉筋的作用为抵抗弯矩作用，控制并减缓梁底部混凝土的开裂。

附图说明

图1为没有侧贴钢板加固的普通钢筋混凝土梁结构示意图；

图2为采用侧贴钢板加固的钢筋混凝土梁结构示意图；

图3为采用侧贴钢板加固且通过连接件连接两侧钢板的钢筋混凝土梁结构示意图，图中画出了连接件的连接孔位；

图4为画出了连接件的采用侧贴钢板加固的钢筋混凝土梁结构示意图；

图5为图1中的A-A截面示意图；

图6为图2、图3和图4中的B-B截面示意图；

图7为图2、图3和图4中的C-C截面示意图；

图8为图3和图4中的D-D截面示意图；

图9为没有侧贴钢板加固的普通钢筋混凝土梁加载后的混凝土受拉损伤分析图；

图10为采用侧贴钢板加固后的钢筋混凝土梁加载后的混凝土受拉损伤分析图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

如图1所示，为现有的未加固的普通钢筋混凝土梁Reinforced Concrete Beam(RCB)，其内部布筋情况如图4中A-A截面所示。

如图2～8所示，为本实施例中采用侧贴钢板1加固的钢筋混凝土梁Sticked Side-plated Reinforced Concrete Beam(SSRCB)。以下采用等截面矩形梁为例，根据简支梁在三等分点受集中力作用时，梁所受弯矩体现为中间大，两端小，所受剪力体现为两端大，中间为零的原理(处于纯弯曲状态)，将侧贴钢板1加固钢筋混凝土梁的钢板1设计为槽型。具体为：在普通钢筋混凝土梁的基础上，采取在梁的纵向截面两侧粘贴钢板1的方法，钢板1两端部分设计为沿着梁纵面铺满，高度与梁的高度平齐，钢板1中间设计为仅沿着梁底部覆盖，高度为梁高的1/3。

具体而言，钢筋混凝土梁为矩形等截面梁，钢筋混凝土梁内包括沿着钢筋混凝土梁长度方向布设的纵向受力主筋，以及沿着纵向受力主筋间隔布置的箍筋，钢筋混凝土梁的两个相对的侧表面外侧均连接有钢板1，钢板1的长度和高度等于钢筋混凝土梁的长度和高度，且钢板1的长度边缘对齐钢筋混凝土梁的长度边缘，钢板1的高度边缘对齐钢筋混凝土梁的高度边缘，钢板1的上边缘开有第一槽口2，使得钢板1呈凹字形，第一槽口2的长度等于钢筋混凝土梁长度的三分之一，第一槽口2的高度等于钢筋混凝土梁高度的三分之二，且第一槽口2的左端和右端分别位于钢筋混凝土梁长度方向的三等分点处，即第一槽口2左端到钢筋混凝土梁的左端距离等于钢筋混凝土梁长度的1/3，同样，第一槽口2右端到钢筋混凝土梁的右端距离等于钢筋混凝土梁长度的1/3，第一槽口2下方的钢板1高度为钢筋混凝土梁高度的1/3。

如图9和图10所示，为数值模拟了钢筋混凝土梁在不设置侧贴钢板1和设置了侧贴钢板1后的破坏情况分析。通过对比可知，相比于未加固的普通钢筋混凝土梁RCB，侧贴钢板1进行加固的钢筋混凝土梁SSRCB，其混凝土损伤范围总体上小于未加固的普通钢筋混凝土梁，特别是跨中混凝土向上的损伤程度和跨中损伤向两侧蔓延的程度远小于未加固的普通钢筋混凝土梁，进一步说明了侧贴钢板1对减小混凝土损伤有良好效果。

进一步，钢筋混凝土梁还包括在钢板1表面间隔开设的第二槽口3，第二槽口3位于第一槽口2的两侧，且两个相邻第二槽口3之间的间距等于相邻箍筋之间的间距。第二槽口3的高度小于第一槽口2的高度。钢筋混凝土梁上还设置有贯穿孔4和连接紧固件，贯穿孔4由贯穿钢筋混凝土梁两个相对侧表面的第一贯穿孔和贯穿钢板1厚度方向的第二贯穿孔组成，且第二贯穿孔与第一槽口2和第二槽口3均不相交；连接紧固件同时穿过第一贯穿孔和第二贯穿孔后将钢板1压紧在钢筋混凝土梁的两个相对的侧表面上，如图3、图4、图7和图8，通过在贯穿孔4处插入连接紧固件连接并压紧两侧的钢板1，连接紧固件为两端带有螺纹和通孔的杆件，通过锁紧螺母压紧钢板1，如图4，在钢板1的第一槽口2下方到钢板1下边缘之间的区域内，设置有两条不同的长度的拉筋5，拉筋5的两端分别连接在连接紧固件的通孔处，图4中钢板1上边缘附件的贯穿孔4只是用于插入连接紧固件。