“建筑改造与加固”公众号

几万加固人的学习平台


电子邮箱

密码

注册 忘记密码?
钢梁受弯加固设计实例及设计建议——增大截面法加固(三)
来源: | 作者:李海乐 | 发布时间: 2024-02-07 | 95 次浏览 | 分享到:

        工程概况    

本实例采用上一个例题的设计条件进行计算,工程概况见钢梁受弯加固设计实例——增大截面法加固(一)钢梁受弯加固设计实例及设计建议——增大截面法加固(二)
本次计算我们更换截面加大形式三,在梁内焊接4个角钢进行计算,角钢规格为L90x6,总的用钢量与前两个实例中形式一、形式八基本相同

图片

我们本次实例主要进行以下两个方面的对比:
(1)JGOOL和PKPM两种软件的加固计算结果验证。
(2)本实例和前两个实例在相同用钢量情况下的加固承载力提高幅度对比。

        加固计算    

  01   JGTOOL软件计算       
           切换到JGTOOL软件的【加大截面参数】标签页,弹出下图的计算界面,填入相关参数。                       

图片

最后点击“开始计算”按钮,在结果框中会显示加固方案判断结果和加固后承载力验算结果,计算结果显示以下结论:
加固后强度验算满足;强度应力σ=156.9<ηmf=0.8×215=172Mpa。
加固后稳定性验算满足;φb=0.86稳定性应力σ=164.2<ηmf*=0.8×215=172Mpa。


图片

  02   PKPM软件计算                                      
在PKPM设计工具箱中切换到负荷加固按钮。

图片

点击计算按钮从计算书中可以得到以下结论:
加固后梁构件强度验算满足;

受弯加固构件强度折减系数 ηm= 0.900 mm, 截面中最低级别钢材强度设计值 f= 215.000 mm,强度计算最大应力(N/mm2): 176.315 < ηm·f=193.500。

加固后梁构件整体稳定验算满足稳定计算最大应力(N/mm2): 170.77 < ηm·f°=193.500。


图片

  03   对比验证      

对JGTOOL和PKPM计算的结果列在以下表中进行对比。


软件

计算最大名义应力 σomax(MPa)

允许名义应力

(MPa)

强度计算最大应力

(MPa)

受弯加固构件强度折减系数 ηm

稳定计算最大应力

(MPa)

ηm·f

(MPa)

PKPM

102.81

118.25

176.315

0.9

170.777

193.5

JGTOOL

102.8

152.75

156.9

0.8

164.2

172


通过上表对比,我们可以发现JGTOOL与PKPM:强度计算最大应力σ稳定性应力σ计算结果相差较大,下一节将对差异原因也会进行重点分析。允许名义应力、受弯加固构件强度折减系数 ηm差异原因已在上一个实例钢梁受弯加固设计实例——增大截面法加固(一)中分析过,此处不再赘述

  04   差异分析      
我们同样列举出两个软件计算的截面力学特性供对比分析。

图片

图1 JGTOOL计算截面几何特性

图片

图2 PKPM计算截面几何特性

通过上图对比,我们发现Ix、Iy计算均存在较大差异。我们以Ix为例验证两者正确性,将Ix拆分为加固前H型钢截面和加固增加的角钢组合截面两部分分别计算,计算完后取两者之和为Ix.
Ix计算见钢梁受弯加固设计实例——增大截面法加固(一),可知Ix1=

216148651mm4

图片

图3 原H型钢截面几何特性

加固增加的角钢组合截面采用MST工具箱计算,可知Ix1=67055200mm4。

图片

图4 增加截面几何特性

Ix=Ix1+Ix2=216148651+67055200=283203851mm4,与JGTOOL计算283203843.4mm4基本一致,也进一步表明了JGTOOL计算结果的准确性。有兴趣的用户可以对其他特性进行进一步验证。

        截面加大形式对比   


下表列举出按形式一、形式三、形式八分别进行加固设计的计算应力。

截面加大形式

强度计算最大应力

(MPa)

稳定计算最大应力

(MPa)

形式一

121.4

151.987

形式八

123.4

148.1

形式三

156.9

164.2

结合以上对比分析我们不难总结出以下结论及设计建议:
(1)单纯从承载力计算分析,截面加大形式一和形式八,两者没有明显的优劣。
(2)形式三承载力提高幅度较前两者要小,但当翼缘腹板存在板件局部稳定问题时形式三更有利。
(3)梁下净空有较高要求时,建议采用截面加大形式一,但鉴于形式一上翼缘上表面施工有难度,可以焊接在上翼缘下表面。
(4)原有钢梁挠度较大影响正常使用时,建议采用截面加大形式八。
(5)梁下翼缘受压时,此时受压翼缘截面抵抗距大于受拉翼缘截面抵抗距,建议采用截面加大形式八。
(6)形式三稳定性应力改善幅度由于强度应力改善幅度。
后续我们还会有专题文章对九种截面加大形式均进行对比分析,敬请关注!