碳纤维加固规程(3)

2019-03-16 22:10

缘混凝土的初始应变,按本规程第4.3.4条计算;当可以不考虑二次受力时,取0;

cf]-碳纤维片材的允许拉应变,取

kmεcfu,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;

km-碳纤维片材厚度折减系数,取1-取Mpa。

Ncf-碳纤维片材的层数; Tcf-单层碳纤维片材的厚度; ε

cu-混凝土极限压应变,取

ncfEcftcf420000,其中tcf的单位取mm;Ecf的单位

0.0033;

b、h-截面宽度、高度; h0-截面的有效高度;

fc-混凝土轴心抗压强度设计值;

a’-受压钢筋截面重心至混凝土受压区边缘的距离。

图4.3.2中xn为实测混凝土受压区高度。

4.3.3 对冀缘位于受压区的T形截面受弯构件,当在其受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固时,应按本规程第4.3.2条的原则和现行国家规范中T形截面受弯承载力的计算方法进行计算和验算。

4.3.4考虑二次受力影响时,加固前在初始弯矩Mi作用下,截面受拉边缘混凝土的初始应变εi按下列公式计算:

εi=

hh0(ε

ci+εsi)-εci

(4.3.4-1)

εci=

Mi20 (4.3.4-2)

?.Ecbh?? εsi=.

MiEsAs.h0 (4.3.4-3)

?=

(1?3.5?'f)?E?E0.2(1?3.5?'f)?6?ftk? (4.3.4-4)

? =1.1-0.65

?si?te (4.3.4-5)

?si?MiAs.?h0 (4.3.4-6)

式中, Mi-加固前受弯构件计算截面已作用的初始弯矩;

εε

ci-加固前初始弯矩

Mi作用下受压边缘的压应变;

Mi作用下受拉钢筋的拉应变、拉应力;

ic、σsi-加固前初始弯矩

?-受压边缘混凝土压应变综合系数;

? -受拉钢筋拉应变不均匀系数; ?-内力臂系数,取0.87;

?E -钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值;

? -受拉钢筋配筋率,?=A/bh

S0

ftk-混凝土抗拉强度标准值;

?-按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率As;

te

Ate Ate-有效受拉混凝土界面面积,对受弯构件取0.5bh+(bf-b)hf,bf、hf分别为受拉冀

缘的宽度和高度。

?’f-受压冀缘加强系数,取

(b'f?b)h'fbho,b’f、h’f分别为受压冀缘的宽度和高度。

当初始弯矩Mi小于为加固截面受弯承载力的20%时,可忽略二次受力的影响。 4.3.5在计算正截面受弯承载力时,尚未满足下列要求:

(1) 受压区高度x不宜大于0.8ξbh0,其中界限相对受压区高度ξ

定确定。

(2) 加固后受弯承载力的提高幅度不宜超过40%。

(3) 加固后在荷载短期组合下受拉钢筋的拉应力不宜超过钢筋抗拉强度的标准值。

当有工程经验和依据时,上述规定可适当放宽。

4.3.6当碳纤维片材粘贴于梁侧面受拉区进行受弯加固时,粘贴区域宜在距受拉区边缘1/4梁高范围内。在进行正截面受弯承载力计算时,应将公式(4.3.2-1)~公式(4.3.2-4)中的h改用碳纤维片材截面面积形心至受压外边缘的距离hcf0代替,且宜将侧面碳纤维片材的截面面积乘以系数(1-0.5hcf/h),其中hcf为侧面碳纤维片材的粘贴高度。

4.3.7进行受弯加固的构件,尚应验算构件的受剪承载力,避免受剪破坏陷于受弯破坏发生。

b按现行国家规范的规

4.3.8当对梁、板正弯矩进行受弯加固时, 碳纤维片材宜延伸至支座边缘。在集中荷载作用点两侧宜设置构造碳纤维片材U型箍或横向压条。

碳纤维片材的切断位置距其充分利用截面的距离不应小于公式(4.3.8-1)计算得出的延伸长度ld,并延伸至不需要碳纤维片材截面之外不小于200mm(图4.3.8)。 式中

ld=

Ecf?cf.Acf?cf.bcf (4.3.8-1)

ld -碳纤维片材从其充分利用截面所需的粘结延伸长度; ε

cf-充分利用截面处碳纤维片材的拉应变,按本规程第

4.3.2条确

定;

?

cf-碳纤维片材与混凝土之间的粘结强度设计值,取

0.5MPa;

bcf -受拉面粘贴的碳纤维片材宽度;对板,取1000mm板宽内粘 贴碳纤维片材宽度。

4.3.9当碳纤维片材延伸至支座边缘仍不满足规程第4.3.8条的规定时,应采取一下锚固措施:

(1) 对于梁,在碳纤维片材延伸长度范围内应设置碳纤维片材U型箍锚

固措施(图4.3.9(a))。U型箍宜在延伸长度范围内均匀布置,且在延伸长度端部必须设置一道U型箍。U型箍的粘贴高度宜伸至板底面。U型箍的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布宽度的二分之一,U型箍的厚度不宜小于受弯加固碳纤维布厚度的二分之一。

(2) 对于板,在碳纤维片材延伸长度范围内应通长设置垂至于受力碳纤

维方向的压条(图4.3.9(不))。压条一再延伸锚固长度范围内均匀不知,且在延伸长度端部必须设置一道压条。压条的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布宽度的二分之 一,压条的厚度不宜小于受弯加固碳纤维布厚度的二分之一。

(3) 当采用碳纤维板时,应在其延伸长度端部采取可靠的机械锚固措施。 (4) 当碳纤维布的延伸长度小于(4.3.8-1)式计算所得的二分之一式,

应采取其它可靠的附加机械锚固措施。

4.3.10对梁、板负弯矩区进行受弯加固时,碳纤维片材截断位置距支座边缘的延伸长度应根据负弯矩分布请读昂按本规程第4.3.8条的原则确定,且对板不小于1/4跨度,对梁不小于1/3跨度。

当碳纤维片材在框架梁负弯矩区进行受弯加固时,应采取可靠锚固措施与支座连接。当碳纤

维片材需绕过柱时,宜在梁侧4h’f范围内粘贴(图4.3.10),当有可靠依据和经验时,可适当放宽。

4.3.11板受弯加固时,碳纤维片材一采用多条密布方案。

4.3.12当沿柱轴向粘贴碳纤维片材对柱的正截面承载力进行加固时,碳纤维片材应有可靠的锚固措施。 4.4受剪加固

4.4.1采用碳纤维片材对钢筋混凝土梁、柱构件进行受剪加固时:

(1) 碳纤维片材的纤维方向宜于构件轴向垂直;

(2) 应优先采用封闭粘贴形式,也可采用U形粘贴、侧面粘贴(图4.4.1(a)),对

碳纤维板,可采用双L形板形成U形粘贴形式。

(3) 当碳纤维片材采用条带布置时,其净间距Scf不应大于现行国家规范规定最大箍

筋间距的0.7倍;

(4) U形粘贴和侧面粘贴的粘贴高度hcf宜区构件截面高度。对于U形粘贴形式,

宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条;对侧面粘贴形式,宜在上、下端粘贴纵向碳纤维片材压条(图4.4.1(b))。

图4.4.1 碳纤维片材的抗剪加固方式

4.4.2对钢筋混凝土梁进行受剪加固时,应案下列公式进行斜截面受剪承载力计算:

Vb?Bbrc+Bbcf

Vbcf =?

(4.4.2-1)

2ncfWcftcf(Scf?Wcf)23εcfvEcfhcf (4.4.2-2)

ε

式中

cfv=(0.2+0.12?b)ε

cfu

(4.4.2-3)

Vb-梁的剪力设计值;

Vbrc-未加固钢筋混凝土梁的受剪承载力,案现行国家规范的规定计算; Vbcf-碳纤维片材承担的剪力; εε

cfv-达到受剪承载力极限状态时碳纤维片材的应变; cfu-碳纤维片材的极限拉应变;

?-碳纤维片材受剪加固形式系数,对粉笔粘贴,取1.0;对U形粘贴,取0.85;

对侧面粘贴,取0.70

?b-梁受剪计算嘉勉的剪跨度比,对于集中荷载作用情况,取a/h0,当?b大于3.0时,取3.0;当?b小于1.5时,取1.5;阿为集中荷载作用点到支座边缘的距离,对于均布荷载作用请读昂,取3.0; ncf-碳纤维片材粘贴层数;

scf-碳纤维片材条带净间距; tcf-单层碳纤维片材厚度; Wcf-碳纤维片材条带宽度。

4.4.3对钢筋混凝土柱进行受剪加固时,应案下列公式进行斜截面受剪承载力计算:

Vc?Vcrc+Vccf Vccf=?23

(4.4.3-1) (4.4.3-2)

2ncfWcftcfScf?WcfεcfvEcfhcf

ε式中

cfv=(0.2-0.3n+0.12?c)ε

cfu

(4.4.3-3)

Vc-柱的剪力设计值;

Vcrc-未加固钢筋混凝土柱的受剪承载力,案现行国际规范的规定计算; Vccf-碳纤维片材承担的剪力;

n-柱的轴压比,取N/fcA, N未柱轴压力设计值,A为柱截面面积;

?c-柱的剪跨比,对于框架柱可取Hn/2h0,当?c大于3.0时,取3.0;当?c小

于1.0时,取1.0,Hn为框架柱净高度。

4.4.4构件的受剪截面应符合现行国家规范的规定。 4.5柱的抗震加固

4.5.1柱的抗震加固应采用封闭式粘贴碳纤维片材。柱端箍筋加密区的总折算体积配箍率应满足现行国家规范对柱端箍筋加密区体积配箍率的要求,并案公式(4.5.1-1)计算:

?ve=

?svv+Vd

2ncfWcftcf(b?h)fcf(Scf?Wcf)bhfyv

(4.5.1-1)

式中

?ve-总折算体积配箍率;

svv-按箍筋范围以内的核心截面计算的体积配箍率;

?vd-碳纤维片材的有效约束系数,区0.45;当轴压比大于0.5且加固时未

卸栽,区0.36

scf-碳纤维片材条带净间距;


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