针对某体育馆，对该大跨度大截面承重梁工程进行了加固，选择包钢和粘钢相结合的加固方案;选择合适的计算公式对加固方案的可靠度进行了分析，分析结果显示加固后的承重梁完全满足该工程在设计年限内的安全使用要求。
【关键词】 大跨度承重梁 加固设计 可靠度分析
大截面大跨度梁的加固工程相比其它工程来说，一般比较少见，但是随着工程建设的发展，这类工程会逐步增多。目前的加固方法很多，但是有效的很少，尤其是目前对大跨度承重梁的加固研究较少[1-3]。本人结合某体育馆的实际承重梁的加固方案，并运用数学理论对加固方案的可靠性进行了分析。
1 工程背景
某体育馆1989年建成，目前需要在馆内修建排球场和篮球场。所以需要将原来的2个截面900mm×1000mm的承重柱拆除，延伸承重梁后新建新承重柱，承重梁改造工程如图1所示。
施工方案为砌筑3个砖柱(支撑原承重梁)，并用千斤顶使原承重梁充分卸载;凿出原承重柱与原承重梁结合部位并焊接钢筋，绑扎新增承重柱、延伸梁及2道小截面梁钢筋;养护新浇注混凝土28d;拆除原承重柱梁下部分，并对整道承重梁底部进行粘钢，侧面包钢，植栓锚固。
2 加固设计及计算
2.1 加固方案
根据该体育馆工程的特点，运用数学方法，选择包钢和粘钢相结合的加固方法。粘钢主要加固承重梁底部，包钢主要加固梁延伸和新浇注承重柱的连接部位和承重梁的侧面。增加跨度是构件最大的改动，上面的荷载没有增加，增加的主要是梁两端负弯矩和跨中的弯矩。梁柱接头部位用全范围的包钢进行加固，防止柱的侧移拉裂了柱的侧面;对梁的四角也全部使用包钢加固，这主要是为了防止粘钢梁的破坏，这种破坏主要表现为粘贴钢板的剥离[1]。底部的大块钢板和梁下部侧面包贴钢板进行焊接，起到了保护底部钢板剥离的效果。
2.2 承重梁加固计算
2.2.1 承重梁粘贴钢板加固计算
式中，α1为受压区域的矩形应力值与轴心抗压设计值的比值;为混凝土抗压设计值;为原来构件纵向钢筋抗拉设计值;为原构件纵向钢筋抗压设计值;为原构件纵向受拉钢筋截面面积;为原构件纵向受压钢筋截面面积;为加固钢板以及侧面包钢钢板抗拉强度设计位;为加固钢板截面面积;为梁底部侧面包钢钢板有效水平方向受拉面积;为梁上部侧面包钢钢板的有效水平方向受压面积;为承重梁极限抗弯承载力;0.9是考虑了应力滞后以及撕脱力影响的折减系数;为粘钢加固后梁截面的有效高度;为原受压钢筋合力点至受压区边缘的距离;为受压钢板合力点至受拉钢筋与受拉钢板合力点的距离;为原构件混凝土抗压强度设计值;为混凝土受压区高度;为原构件的宽度。
2.2.2 钢板锚结长度L计算
2.2.3 斜截面受剪承载力加固计算
3 可靠度分析
该承重梁的作用是保证场馆的安全性，对其强度的要求非常严格;但是这种梁是单一构件，所以其可靠度的计算非常复杂。针对上述问题和工程结构的特点，要计算其可靠度。
原承重梁上部布置有构造柱，屋顶设置有传统的海绵钢架，改造以后改为透明的玻璃屋面。通过计算可得，梁上部荷载的统计和测试数据、。综合梁上部的荷载和自身荷载计算结果，计算得梁的恒荷载验算值为=55.7kN/m，活荷载的设计验算值为=4.2kN/m，荷载总的验算值为=59.9kN/m，通过计算得出的跨中的弯矩值为=2426.0kN.m;恒荷载的效应均值为;恒荷载的效应方差为;活荷载的效应均值为;活荷载的效应方差为。以上公式中，为恒荷载作用下弯矩均值和标准值的比值;为恒荷载作用下弯矩标准值;为恒荷载作用下弯矩变异系数;为活荷载作用下弯矩标标准值;为活荷载作用下弯矩均值与标准值之比;为活荷载作用下弯矩变异系数。根据承重梁改造前后所受荷载的变化和荷载统计结果，计算参数如表1所示。
使用年限通过现场测试，对原混凝土梁采用超声、取心、回弹方法进行测试，根据测试部位的不同，经数据假设检验，混凝土强度分布基本符合对数正态分布。
按照受弯钢筋混凝土梁加固计算公式可得，钢板采用Q235钢，抽样检测钢板性能和原钢材性能，并对样本进行统计分析，钢筋= 210MPa，=1.00，=0;对几何参数测试统计，=1.00，=0.045，由抗力统计公式可得，代入几何参数统计值，并综合实际检测数据，根据钢板的粘结效率=08可计算出构件抗力标准值，=3758.15kN.m，=1.17，=0.08。若不考虑加固承重梁的时变抗力褪化特性，承重梁的抗力均值为=1.17×3758.15=4397.04kN.m。按照表1的数据以及构件抗力的计算公式计算的可靠度的指标如表2所示。从表中可以得出，梁加固前，其承载力不能满足设计的要求。在加固改造后，荷载发生变化，采用包粘钢进行加固后，不管考虑还是不考虑承重梁的抗力衰减情况，构件的可靠指标在未来 40年内都是可以满足要求的，只是在考虑了承重梁抗力衰减指标后，假加固后的第五十年可靠度指标略有不足，所以在工程达到五十年时要注意其安全性。考虑到此工程已使用十八年，按一般建筑物五十年的设计年限，其剩下的三十二年内的可靠度指标是完全可以满足要求的，所以此种方法安全可靠。
4 结语
本文根据某工程实际，对该工程的大跨度大截面承重梁进行了加固，选择包钢和粘钢相结合的加固方案;选择合适的计算公式对加固方案的可靠度进行了分析验算，验算结果显示加固后的承重梁完全满足该工程在设计年限内的安全使用要求。