考虑二次受力碳纤维布加固混凝土构件正截面承载力计算

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1、第31卷第7期建筑结构2001年7月考虑二次受力碳纤维布加固混凝土构件正截面承载力计算胡孔国陈小兵岳清瑞李荣孙燕(国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心北京100088)(中国矿业大学北京校区100081)[提要]提出了考虑二次受力时碳纤维布加固混凝土构件正截面承载力计算的一种方法,理论计算值与试验结果吻合较好,表明该方法的正确性。文中还提出了应对碳纤维布锚固长度、剥离应力、极限状态下碳纤维布的应变、强剪弱弯等进行验算的建议。[关键词]二次受力计算方法加固碳纤维布Amethodforcalculatingtheyieldingandultimateloadcapacityofmemb

2、ersstrengthenedwithCFSisproposedwhentheeffectofthesecondaryloadisconsidered.Calculationswiththeformulaputforwardareingoodagreementwiththeexperimentalresults.ItisadvisedthattheanchoragelengthofCFS,peelingstress,thestrainofCFSundertheul2timateloadandtheshearcapacityshouldalsobeverifiedtoinsureeno

3、ughductilityofthemember.Keywords:secondaryload;calculatingmethod;rehabilitation;carbonfibersheet(CFS)目前,为了简化计算,碳纤维布抗弯加固的计算中由此解出受压区高度xa1普遍不考虑结构的二次受力,这种简化方法过高地估2xa=[-B+(B+4AC)2]/2A(3)算了构件的实际抗弯承载力。当在恒载较小的情况式中A=Ecb/2Es,B=As,C=Ash0下,引起的误差较小;但若须加固的结构所受的恒载较对受拉钢筋作用点取矩大,这种计算方法则偏于不安全。因此,在加固结构的1xa设计计算时,考虑

4、二次受力有着特别重要的意义。M0=2Ecεcxab(h0-3)(4)一、碳纤维布抗弯加固计算方法的提出h-xa2M0(h-xa)εcf0=εc=2(5)为了推导出考虑二次受力和不考虑二次受力的抗xaEcxab(h0-xa/3)弯承载力的通用计算公式,作如下假定:1)假定构件在(二)钢筋屈服时,屈服弯矩My的计算碳纤维加固前在初始弯矩M0(加固前实际作用荷载假定此时混凝土受压应力-应变关系为非线性关下的弯矩)作用下,混凝土受压应力-应变关系为线性系,且不考虑受拉混凝土的作用关系,并不考虑受拉混凝土的作用,据此计算出碳纤维εcεc2σc=fc2-()(εc≤01002)的滞后应变εcf0

5、;2)应变满足平截面假定,许多碳纤维ε0ε0布抗弯加固试验已证明这点,据此计算出钢筋屈服时钢筋屈服时有εy=fy/Es。由应变几何关系或承载力极限状态下碳纤维的名义拉应变εcfn,减去滞εc=[xa/(h0-xa)]εy(6)后应变εcf0后,即为碳纤维的实际应变εcf;3)假定碳纤εcfn=[(h-xa)/(h0-xa)]εy(7)维布与混凝土之间可靠粘结,无相对滑移。计算依次受压区合压力C容易由积分得出包括下述内容。εεcc(一)C=fcbxa(1-)(8)M0作用下碳纤维滞后应变εcf0的计算ε03ε0一般情况下,可假定构件在碳纤维加固前在初始合压力C作用点离受压混凝土边缘的距

6、离yc为弯矩M0作用下,混凝土受压边缘应力σc

7、εcf0)Acf(16)1.25x/h0=[εcu/(εcu+εy)]=η即x=0.8ηh0(17)εcfn=[(h-ηh0)/ηh0]εcu(18)图1M0作用下的应变和应力图图2计算My的应变和应力图Acf0.8fcmη-ρsfyρcf,max==(19)bh0h-ηh0求出xa,再将xa代入式(9),求出yc,则屈服弯矩MyEcf(ηhεcu-εcf0)0可按下式求出由上式知,碳纤维布的最大加固量与原有的钢筋My=fyAs(h0-yc)+Ecf(εc