《采用碳纤维片材受弯加固的设计计算》

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1、采用碳纤维片材受弯加固的设计计算邵容光一、概述目前国内外采用碳纤维片材(CFRP)加同修复混凝土结构的技术发展速度很快，设计和施工水平也正在逐步提高，加固修复的工程项目也在迅速增加，己经取得了明显的社会经济效益。目前经常采用的为连续碳纤维单向排列、未经树脂浸渍同化的片状碳纤维制品，人们习惯地称其谓“碳纤维布”，但“布”者必须有经有纬，故应称其谓“碳纤维片”更合适一些，即CarbonFiberSheet。当采用碳纤维片加固修复混凝土桥梁时，应由专业设计人员进行设计，并应由具有粘贴碳纤维片材专业资质证书的施工队伍进

2、行施工，以确保加同修复的工程质量。在材料选用方面，应选用产品合格的碳纤维片材和与之相配套的粘结材料，并使碳纤维片材能牢固地粘贴在构件的表面，应使碳纤维片材能承受拉应力，并与砼协调变形，共同受力。粘贴的碳纤维片材必须具有可靠的锚岡，必耍时也可采取附加锚岡措施。对于由冲剪和支座承载力不足而需加岡时，不应采用粘贴碳纤维片材的加同方法。二、受弯加固计算公式(1)构件正截面承载力计算的基本假定为：①构件弯曲后，其截面仍保持为平面，加阀所粘贴的碳纤维片材的拉应变~仍可按平截面假定计算确定，但不应超过碳纤维片材的容许拉应变[

3、M。②截面受压区混凝土的应力阁形可简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度设计值f、d,截面受拉区混凝土的抗拉强度不予考虑。③钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。碳纤维片材的拉应力等于碳纤维片材弹性模量E£f与其相应拉应变心的乘积。④碳纤维片材的容许拉应变，取[eef]=Kmeef.u,且不应大于碳纤维片材采用碳纤维片材受弯加固的设计计算邵容光一、概述目前国内外采用碳纤维片材(CFRP)加同修复混凝土结构的技术发展速度很快，设计和施工水平也正在逐步提高，加固修复的工程项目也在迅速增

4、加，己经取得了明显的社会经济效益。目前经常采用的为连续碳纤维单向排列、未经树脂浸渍同化的片状碳纤维制品，人们习惯地称其谓“碳纤维布”，但“布”者必须有经有纬，故应称其谓“碳纤维片”更合适一些，即CarbonFiberSheet。当采用碳纤维片加固修复混凝土桥梁时，应由专业设计人员进行设计，并应由具有粘贴碳纤维片材专业资质证书的施工队伍进行施工，以确保加同修复的工程质量。在材料选用方面，应选用产品合格的碳纤维片材和与之相配套的粘结材料，并使碳纤维片材能牢固地粘贴在构件的表面，应使碳纤维片材能承受拉应力，并与砼协调

5、变形，共同受力。粘贴的碳纤维片材必须具有可靠的锚岡，必耍时也可采取附加锚岡措施。对于由冲剪和支座承载力不足而需加岡时，不应采用粘贴碳纤维片材的加同方法。二、受弯加固计算公式(1)构件正截面承载力计算的基本假定为：①构件弯曲后，其截面仍保持为平面，加阀所粘贴的碳纤维片材的拉应变~仍可按平截面假定计算确定，但不应超过碳纤维片材的容许拉应变[M。②截面受压区混凝土的应力阁形可简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度设计值f、d,截面受拉区混凝土的抗拉强度不予考虑。③钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于

6、其强度设计值。碳纤维片材的拉应力等于碳纤维片材弹性模量E£f与其相应拉应变心的乘积。④碳纤维片材的容许拉应变，取[eef]=Kmeef.u,且不应大于碳纤维片材极限拉应变的2/3和0.01两者中的较小值。式中碳纤维片材厚度折减系数，按式(1)确定:Knc/Ecftcfm一~420000ncf一一碳纤维片材的层数；tef一一每层碳纤维片的厚度；Ecf一一碳纤维片材的弹性模量。①在达到受弯承载力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间必须粘结可靠，不发生粘结剥离破坏。(2)(3)(4)(5)(6)(7)(1)粘贴碳纤维片

7、材时，在粘贴基面处混凝土的初始应变。定义为碳纤维片材粘贴处碳纤维片材的基准应变其计算方法如下：rf0=M0/^/z02ey°7EsAsh,(l+3.5r；為p‘一0.2(1+3.5，.;)+6〜/9(JMs0"AAi//=1.1-0.65式中Mo一一加固前受弯构件计算截而已作用的初始弯矩；ec0一一加固前初始弯矩M。作用下受压边缘的压应变；es0>os0一一加固前初始弯矩M。作用下受拉边缘的钢筋拉应变和拉应力;一一受压边缘混凝土压应变综合系数；*一一受拉钢筋拉应变不均匀系数；n—内力偶背系数，取0.87;aE-

8、钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值：P受拉钢筋配筋率，P=As/bhy；ftk一一混凝土抗拉强度标准值；Ptc一一按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，Plc=As/Atc；At(.一一有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取Alc=0.5bh+(brb)hr，式屮b,和h,分别为受拉翼缘的宽度和高度；r’f一一受压翼缘加强系数，f紙。当初始弯矩M。小于未加固截面受弯承载力的2