混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法
阅读说明：本技术 混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法 (Method for reinforcing steel truss on top of concrete silo ) 是由 熊爱平 方国旺 韩啸 于 2021-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法,所述方法包括：1)在原有的库内钢桁架的顶部加设反梁,反梁即库顶加固钢板梁；2)将所述库顶加固钢板梁、库内钢桁架连接成一体结构；3)对所述库内钢桁架的变形和破坏点进行修复、加固。该方法具有加固效果好的优势。(The invention discloses a method for reinforcing a steel truss at the top of a concrete silo, which comprises the following steps: 1) the top of the original steel truss in the warehouse is additionally provided with a reverse beam, and the reverse beam is a steel plate beam reinforced on the top of the warehouse; 2) connecting the warehouse top reinforced steel plate beam and the warehouse inner steel truss into an integral structure; 3) and repairing and reinforcing the deformation and damage points of the steel truss in the warehouse. The method has the advantage of good reinforcing effect.)
技术领域
本发明涉及钢桁架加固的方法，具体地，涉及一种混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法。
背景技术
因仓顶钢桁架在使用过程中经受恒载和动载长期作用，产生过载和疲劳破坏，从而产生了变形和损坏的现象，通常为钢桁架构件节点在长期交变荷载作用下，产生的疲劳变形和脱焊，影响筒仓的结构安全和生产的正常使用，因此需要对仓顶钢桁架进行加固。
现有的混凝土筒仓仓顶钢桁架加固方法采用新增加固钢梁与库内钢桁架垂直布置，在加固钢板梁与钢桁架相交点处设置的联系吊杆，通过吊杆将部分荷载传递到加固钢板梁来加固钢桁架，此种加固布置方式受力形式单一，未能使原钢桁架和加固钢板梁形成新的组合梁系，钢桁架和加固钢板梁工况及性能不能得到充分的发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法，该方法具有加固效果好的优势。
为了实现上述目的，本发明提供了一种混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法，所述方法包括：
1)在原有的库内钢桁架的顶部加设反梁，反梁即库顶加固钢板梁；
2)将所述库顶加固钢板梁、库内钢桁架连接成一体结构；
3)对所述库内钢桁架的变形和破坏点进行修复、加固。
优选地，所述库顶加固钢板梁的所受应力σ满足以下条件：σ＝M·Y/ΙZ；
其中，M为截面上的弯矩；Y为截面上所求应力点到中性轴的距离；IZ为横截面对中性轴的惯性矩。
优选地，所述库顶加固钢板梁的所受应力满足以下条件：σmax≤[σ]；σmax为钢梁所受的最大应力；[σ]为钢梁材料的许用应力。
优选地，所述库顶加固钢板梁的所受剪应力τ满足以下条件：τ＝V·S/I·tw；
其中，V为计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值；S为中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；I为毛截面惯性矩；Tw为腹板宽度。
优选地，所述库顶加固钢板梁的所受剪应力τ满足以下条件：τ≤[τ]；[τ]为钢材抗剪强度设计值。
优选地，所述库顶加固钢板梁、库内钢桁架之间通过多根钢桁架加固吊杆相连接。
所述钢桁架加固吊杆(2)的材料规格型号和吊杆数量通过所述库顶加固钢板梁(1)、库内钢桁架(5)的计算得到，具体计算公式为：
吊杆上作用力：N＝q·L/2h；
吊杆截面应力：σmax＝N/A≦[σ]；
其中：N为吊杆所受作用力，q为原桁架梁设计荷载，L为吊杆距支座长度，h为原钢桁架高度，σmax吊杆所受最大应力，A为选用吊杆材料的横截面积，[σ]为吊杆材料的许用应力值；
加固后形成新的钢板梁-钢桁架组合梁截面承载力计算：
a、抗弯强度验算:
静力荷载σ1＝(Mx+M'x)/k·Wz nx≤f；
动力荷载σ2＝Mx/Wnx+M'x/Wz nx≤f；
其中，σ1为静力荷载下截面中应力，σ2为动力荷载下截面中应力；f为钢材抗弯强度设计值，取325.00N/mm2；Mx为加固前原有构件计算截面处弯矩；M'x为加固后构件计算截面处的附加弯矩；Wnx为加固前原有构件净截面抵抗矩；Wz nx为加固后整个截面净截面抵抗矩；k为加固的折减系数，取0.9；
b、抗剪强度验算：
静力荷载τ1＝(V+V')·Sz/k·Iz·tw z≤fv
动力荷载τ2＝V·S/I·tw+V'·Sz/I·tw z≤fv
其中，τ1为静力荷载下受力截面中剪应力，τ2为动力荷载下受力截面中剪应力；V为加固前原有构件计算截面作用的剪力；V'为加固后构件计算截面作用的附加剪力；S、Sz分别为加固前、后截面计算剪应力处以外较小截面对中和轴的面积矩；I、Iz分别为加固前、后截面的惯性矩；tw为加固前原有截面腹板厚度；tw z为加固后整个截面腹板总厚度；fv为钢材抗剪强度设计值，为170.00N/mm2，k为加固的折减系数，取0.9；
c、梁整体稳定验算：
静力荷载(Mx+M'x)/k·ψzb·Wzx≤f
动力荷载Mx/ψzb·Wx+M'x/ψzb·Wzx≤f
其中，Wx、Wzx分别为加固前、后构件毛截面抵抗矩；ψzb为加固后整个截面受弯整体稳定系数，按现行规范计算；Mx为加固前原有构件计算截面处弯矩；M'x为加固后构件计算截面处的附加弯矩；f为钢材抗弯强度设计值，取325.00N/mm2。
在上述技术方案中，本发明通过建立钢桁架加固模型→选择计算加固反梁→仓顶钢桁架与加固反梁的连接点选择→钢桁架变形和破坏点的修复、加固→修复的钢桁架与新增反梁形成组合梁共同承担载荷等工序完成，具有以下优势：
1、通过对仓顶钢桁架的加固，可实现筒仓的结构安全和生产的正常进行，给生产企业创造了效益，较少了损失。
2、利用反梁加固筒仓仓顶钢桁架，仅在进行连杆焊接时，暂停使用该筒仓，加固期间对生产造成的影响极小，相应的增加了效益。
3、利用反梁加固筒仓仓顶钢桁架，不改变仓顶结构和生产工艺布置，可显著减少施工加固成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的
具体实施方式
部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法施工得到的混凝土筒仓的优选实施方式的结构示意图。
附图标记说明
1、库顶加固钢板梁 2、钢桁架加固吊杆
3、钢梁垫 4、砼库壁
5、库内钢桁架 6、钢次梁
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
本发明提供了一种混凝土筒仓仓顶钢桁架加固的方法，所述方法包括：
1)在原有的库内钢桁架5的顶部加设反梁，反梁即库顶加固钢板梁1，具体地反梁与库内钢桁架5平行，反梁置于库内钢桁架5的正上方；
2)将所述库顶加固钢板梁1、库内钢桁架5连接成一体结构，库顶加固钢板梁1、库内钢桁架5联结组成一整体，形成一新的组合钢梁体系，同时保持了原受力体系，共同作用承担库顶整体荷载；
3)对所述库内钢桁架5的变形和破坏点进行修复、加固。
在上述方法中，为了提高整个组合钢梁体系的受力能力，优选地，所述库顶加固钢板梁1的所受应力σ满足以下条件：σ＝M·Y/ΙZ；其中，M为截面上的弯矩；Y为截面上所求应力点到中性轴的距离；IZ为横截面对中性轴的惯性矩。
在上述方法中，为了提高整个组合钢梁体系的受力能力，优选地，所述库顶加固钢板梁1的所受应力满足以下条件：σmax≤[σ]；σmax为钢梁所受的最大应力；[σ]为钢梁材料的许用应力。
在上述方法中，为了提高整个组合钢梁体系的受力能力，优选地，所述库顶加固钢板梁1的所受剪应力τ满足以下条件：τ＝V·S/I·tw；其中，V为计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值；S为中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；I为毛截面惯性矩；Tw为腹板宽度。
在上述方法中，为了提高整个组合钢梁体系的受力能力，优选地，所述库顶加固钢板梁1的所受剪应力τ满足以下条件：τ≤[τ]；[τ]为钢材抗剪强度设计值。
在上述方法中，所述库顶加固钢板梁1、库内钢桁架5之间的连接方式可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高连接效果，优选地，所述库顶加固钢板梁1、库内钢桁架5之间通过多根钢桁架加固吊杆2相连接。
在上述实施方式中，钢桁架加固吊杆2的材质以及数量可以在宽的范围内选择，但是为了提高整个组合钢梁体系的受力能力，优选地，所述钢桁架加固吊杆2的材料规格型号和吊杆数量通过所述库顶加固钢板梁1、库内钢桁架5的计算得到，吊杆数量按考虑钢桁架结构特点选取，本例选5根。
具体计算公式为：
吊杆上作用力：N＝q·L/2h
吊杆截面应力：σmax＝N/A≦[σ]
所述钢桁架加固吊杆(2)的材料规格型号和吊杆数量通过所述库顶加固钢板梁(1)、库内钢桁架(5)的计算得到，具体计算公式为：
吊杆上作用力：N＝q·L/2h；
吊杆截面应力：σmax＝N/A≦[σ]；
其中：N为吊杆所受作用力，q为原桁架梁设计荷载，L为吊杆距支座长度，h为原钢桁架高度，σmax吊杆所受最大应力，A为选用吊杆材料的横截面积，[σ]为吊杆材料的许用应力值；
加固后形成新的钢板梁-钢桁架组合梁截面承载力计算：
a、抗弯强度验算:
静力荷载σ1＝(Mx+M'x)/k·Wz nx≤f；
动力荷载σ2＝Mx/Wnx+M'x/Wz nx≤f；
其中，σ1为静力荷载下截面中应力，σ2为动力荷载下截面中应力；f为钢材抗弯强度设计值，取325.00N/mm2；Mx为加固前原有构件计算截面处弯矩；M'x为加固后构件计算截面处的附加弯矩；Wnx为加固前原有构件净截面抵抗矩；Wz nx为加固后整个截面净截面抵抗矩；k为加固的折减系数，取0.9；
b、抗剪强度验算：
静力荷载τ1＝(V+V')·Sz/k·Iz·tw z≤fv
动力荷载τ2＝V·S/I·tw+V'·Sz/I·tw z≤fv
其中，τ1为静力荷载下受力截面中剪应力，τ2为动力荷载下受力截面中剪应力；V为加固前原有构件计算截面作用的剪力；V'为加固后构件计算截面作用的附加剪力；S、Sz分别为加固前、后截面计算剪应力处以外较小截面对中和轴的面积矩；I、Iz分别为加固前、后截面的惯性矩；tw为加固前原有截面腹板厚度；tw z为加固后整个截面腹板总厚度；fv为钢材抗剪强度设计值，为170.00N/mm2，k为加固的折减系数，取0.9；
c、梁整体稳定验算：
静力荷载(Mx+M'x)/k·ψzb·Wzx≤f
动力荷载Mx/ψzb·Wx+M'x/ψzb·Wzx≤f
其中，Wx、Wzx分别为加固前、后构件毛截面抵抗矩；ψzb为加固后整个截面受弯整体稳定系数，按现行规范计算；Mx为加固前原有构件计算截面处弯矩；M'x为加固后构件计算截面处的附加弯矩；f为钢材抗弯强度设计值，取325.00N/mm2。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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