碳纤维加固技术在砖混结构加固中的计算

资源类型:pdf 资源大小:172.00KB 文档分类:工业技术 上传者:李志强

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【作者】 魏俊 

【出版日期】2005-03-15

【刊名】江西建材

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碳 纤 维 增 强 聚 合 物 (Carbon FiberReinforcePolymer 简 称 CFRP )是 一 种 新 兴 的 高 强 材 料 ,最早 应 用 于 航 空 航 天 等 高 科 技 领 域 , 近 年 来 在 土木 工 程 领 域 中 的研 究 与 应 用 得 到 了 迅 速发 展 。 1.基本假定 碳 纤 维 材 料 加 固 后 混 凝 土 梁 的 极 限 承 载 力 计算 采 用 如 下 基 本 假 定 :(1) 受 拉 区 混 凝 土 的 作用 忽 略 不 计 ;(2)梁 受 弯 后 ,混 凝 土 、钢 筋 及 碳纤 维 应 变 符 合 平 截 面 假 定 ;(3) 碳 纤 维 材 料 采用 线 弹 性 应 力 - 应 变 关 系 :σcf=E ×εcf 且 cfεcf<0.01。 2. 设 计 方 法 根 据 极 限 状 态 应 力 应 变 关 系( 图 1),由 平衡 条 件 可 得 : 当 χ≥2a'时 , fcmbx+fyA '=fyA +σcfA s s cf (1) M ≤σcfA (h -χ/2)+fyA (h0-χ/2)- u cf sfy'A ' χ/2-as' ( ) s 当 χ<2a'时 , fcmbx+fyA '=fyA +σcfA s s cf (2) 图 1 截面极限状态应力示意图 M ≤σcfA (h-as' +fyA (h0-as' ) ) u cf s 式 中 M -包含初始弯矩的总弯矩设计值; u A -受拉面粘贴的碳纤维片材截面面积; cf σcf-碳纤维片材抗拉强度设计值; A 、A '-受拉钢筋、受压钢筋截面面积; SS fy、fy'-受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值; 3. 程公式 规 根 据 《 碳 纤 维 片 材 加 固 修 复 混 凝 土 结 构 技术 规 程 》的 规 定 ,当 混 凝 土 受 压 区 高 度 x>ξcfbh时 ,其 极 限 弯 矩 : M = fyA s x (h0-x/2)+ fy'A s'(h0-a' + Ecf )〔εcf〕A (h-h0) cf (3) 当 混 凝 土 受 压 区 高 度 2a'≤x≤ξcfbh 时 ,其极 限 弯 矩 : M ≤fyA s (h0-0.5gξcfbh)+Ecf 〔εcf〕A cf (1-0.5ξcfb) (4) 当混凝土受压区高度 x<2a'时,其极限弯矩: ) M =fyA(h0-a'+Ecf〔εcf〕A cf(h0-a' s ) (5) 其 中,界限 相 对 受 压 区 高 度 : ( 〔 ξcfb=0.8εcu/εcu+ εcf〕) (6) 〔εcf〕= km εcfu 其 中 km =1-ncfEcftcf/42000 (7) 式 中 : M -包含初始弯矩的总弯矩设计值 A -受拉面粘贴的碳纤维片材截面面积; cf σcf-碳纤维片材抗拉强度设计值; A 、A '-受拉钢筋、受压钢筋截面面积; SS fy、fy'-受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值; E -碳纤维片材弹性模量; cf ξcfb-碳纤 维 片材 达 到其 允 许拉 应变 与 混 凝 土 压 坏同 时发生 时的 界限 相对受 压区 高度 ; 〔εcf〕-碳纤 维片 材的 允许 拉应变 ; km -碳纤维片材厚度折减系数; ncf-碳纤维片材的层数; tcf-单层碳纤维片材的厚度; εcu-混凝土极限压应变,取 0.0033; 4.梁 加 固 设计 梁 截 面 :b×h=240m m ×300m m ,原 梁 配 有 A 0 s= 226m m 2A 0'=226m m 2 s 设 计 弯 矩 :M =28K n·m 设 计 配 筋 A = u s402m m 2A '=226m m 2 s 1)按实用公式计算(因为圈梁原配筋截断位置不明,加固计算中不考虑原配筋作用) 分 χ<ξcfbh 和 ξcfbh≤χ 的情况,本设计采 取在梁 首 先 估 算 混 凝 土 受 压 区 高 度 χ ≈45.6m m < 底粘贴 240m m 宽碳纤维布两层(A =52.8m m ),可 2 cf2a'=70m m 满足设计和使用要求。 根据公式(2), 解得: A =46.34m m 2 5. 构造做法 cf 2)按规程公式计算(因为圈梁原配筋截断位 为了 加强 梁底 碳纤 维布 的锚 固 及 增 加 梁 的 抗置不明,加固计算中不考虑原配筋作用) 剪能力,在梁端每侧粘贴 160m m 宽 U 型箍 1道, 在 km=1-ncfEcftcf/42000=0.881 主次梁相交处每侧粘贴 160m m 宽 U 型箍 1道。 〔εcf〕=kmεcfu=0.011取〔εcf〕=0.01 6. 加固施工 界限相对高度: 一 般 工 艺 流 程 为 卸 荷—— —基底处理——涂底 — ξcfb=0.8×0.0033/0.0033+0.01)=0.1985 ( 胶——找平——粘贴——保护。 — — — χ≈52.268m m <2a'=70m m 考虑工程特殊施工环境因素,加固中应进行卸 根据公式(4),解得: 取 A =46.34m m 2 荷。加固前先将板面粉刷层及板面杂物清除。 cf 3)设计结论 工 程加 固施 工中 ,应 先凿 开保 护层 直至 结构 层 基 两 种 计 算 公 式(2)与(5)相 比 较 ,在 x<2a' 面,方可进行下一步处理。时,计算公式是一致的。在 χ≥2a' ,规程公式还区碳纤维加固技术在砖混结构加固中的计算@魏俊$江西省商业建筑设计院!330046

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