碳纤维板加固预应力砼空心板的计算方法

工作探索
2018年第05期
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1　工程简介
某改建项目中有多座20m 简支预应力砼空心板桥，单幅桥面宽度为11+2×0.5m。

空心板主梁高0.85m，宽1.23m，整体化层铺装厚15cm，考虑10cm 参与受力。

该项目原设计采用汽-超20级的设计荷载，改扩建后旧桥承载能力不能满足公路一级的设计要求，需要进行加固处理。

2　加固设计方法
根据计算，该桥在公路一级的设计荷载下主梁抗弯承载能力不够，采用在梁底粘贴碳纤维板的加固措施，以提高主梁承载能力。

具体加固措施为：在梁底均布粘贴5条碳纤维板。

碳纤维板规格为厚2mm，宽10cm，截面积为1000mm 2，弹性模量不小于1.6×105Mpa。

为了满足桥梁长期运营的需求，对已经出现的裂缝进行封闭、灌浆等处理。

3　加固计算方法
3.1　计算相应规定
对受弯构件进行抗弯加固时，应遵守下列规定：（1）受弯构件的作用荷载效应应按两个阶段受力进行计算，即加固前和加固后；（2）达到受弯承载能力极限状态时，按平截面假定确定纤维复合材料的拉应变εf ，且纤维复合材料的拉应变εf 不应超过纤维复合材料的允许拉应变[εf ]。

（3）构件达到正截面承载能力极限状态时，纤维复合材料与混凝土之间不应发生黏结剥离破坏。

3.2　截面等效
为计算方便，先将空心板截面换算成等效的工字形截面。

其方法是先根据面积、惯性矩不变的原则将空心板换算成矩形孔，然后在圆孔的形心位置和空心板截面宽度、高度都保持不
变的条件下，可一步得到等效的工字形截面尺寸。

空心板截面
等效工字型截面
3.3　承载能力计算
根据《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）7.6.2条，对空心板进行承载能力计算。

其中需要注意的是：（1）预应力结构在第一阶段弯矩Md1的作用下，截面下缘的混凝土受压，其初始应变ε1（纤维复合材料的滞后应变）为压应变，即ε1=0；若为普通钢筋砼结构，且Md1不小于加固前的承载力20%时，尚需考虑二次受力影响，即考虑初始应变ε1的影响；（2）混凝土受压高度x 和受拉面纤维复合材料拉应变εf 的联立求解公式需考虑预应力效应，即f ＇sd A ＇s +f cd bx =f sd A s +f pd A p +E f εf A f ；其余均参照规范条文进行。

经过计算，碳纤维板将其承载能力在原有基础上提高了20%，加固效果较为明显，能够满足设计要求。

4　结论
（1）通过在梁底粘贴碳纤维板对预应力砼空心板进行承载能力加固，能够满足主梁在新荷载标准下的承载力要求。

（2）基于结构设计原理对预应力砼结构的加固计算方法进行了分析，提出了两点预应力砼结构加固需要注意的地方，对类似项目有一定参考价值。

参考文献：
[1] JTG/T J22-2008.公路桥梁加固设计规范[S].2008.
[2] 陈淮,邹旭岩,朱俊涛,钱辉.碳纤维布加固预应力砼空心板极限承载力分析[J].世界桥梁,2011(1):75-78.
[3] 刘小燕,欧阳剑,王良波.碳纤维布加固桥梁正截面强度的计算[J].桥梁建设,2004(1):43-46；
[4] 芮雪,刘金平.50mT梁碳纤维板加固的计算方法[J].公路交通科技:应用技术版2011(1):24-26+30.
碳纤维板加固预应力砼空心板的计算方法
何钟瑜
（广东省冶金建筑设计研究院，广东　广州　510000）
摘　要：文章基于结构设计原理对采用碳纤维板加固预应力砼空心板的计算方法进行了分析，给出了计算过程，对类似项目及其
他预应力结构的加固有一定参考价值。

关键词：碳纤维板；加固；预应力砼空心板
节能效果。

参考文献：
[1] 王锡玉.浅议屋面建筑节能设计对策[J].四川水泥,2015(08):138.[2] 邸芃,王垚,梁钰.建筑屋面节能设计[J].工业建筑,2009,39(12):130-132.[3] 马瑞芳.浅析建筑节能设计与措施[J].中华民居(下旬刊),2014:64.[4] 方拓.浅谈节能环保材料与屋顶绿化技术在建筑节能设计中的应用[J].科技传播,2010(24):240-241.
[5] 罗丽.屋面建筑节能设计的对策探讨[J].商品与质量:建筑与发展, 2012(2):206-207.
[6] 张翔.关于屋面建筑节能设计问题的探讨[J].建筑工程技术与设计,2014(12).
作者简介：秦琪（1986- ），男，山西长子人，本科，太原理
工大学，助理工程师（建筑工程），研究方向：建筑节能、绿色建筑。