碳纤维加固计算,典型框架梁计算书

碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算
一、工程信息
工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁
设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人:
审定人: 负责人:
日期: 2011年11月9日
加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀，梁钢筋锈蚀严重，需恢复原结构承载力，消除结构病害。

二、依据规范
《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)①
《混凝土结构加固设计规范》(GB50367－2006)②
三、示意图
四、计算信息
1. 原构件信息
截面宽度: b＝300mm
截面高度: h＝900mm
混凝土等级: C20
受拉钢筋等级: HPB235
受压钢筋等级: HPB235
受拉钢筋面积: A so＝2946mm2
受压钢筋面积: A so'＝226mm2
受拉钢筋合力点到边缘距离a＝35mm
受压钢筋合力点到边缘距离a'＝35mm
受拉钢筋排数1排
2. 加固信息
纤维名称: 织物二级
结构等级: 重要构件
纤维厚度: t f＝0.167mm
纤维层数: n f＝3层
板材类型: 现场粘贴板
梁两侧粘贴纤维高度: h c ＝900
3. 荷载信息
是否考虑二次受力: 计算
初始弯矩: M ok ＝50kN.m
设计弯矩值: M ＝500kN.m
五、计算系数
1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo ＝210N/mm 2
受压钢筋抗拉强度 f yo '＝210N/mm 2
受拉钢筋弹性模量 E s ＝210000N/mm 2
2. 混凝土抗压强度 f co ＝9.60N/mm 2
混凝土计算系数 α1＝1.0
3. 碳纤维复合材设计计算指标
纤维抗拉强度设计值 f f ＝1600M pa
纤维弹性模量 E f ＝230000M pa
纤维抗拉应变设计值 εf ＝0.007M pa
4. 混凝土净高 h o ＝865mm
六、计算
1. 原受弯构件加固前相对受压区高度
ξb ＝β11＋f yo E s εcu ＝0.614
2. 原混凝土受压区高度 【7.2.1－2】①
x ＝A so f yo －A so ' f yo 'α1 f co b ＝2946×210－226×2101.00×9.6×300＝198.33mm
3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1－1】①
M 1＝α1 f co b x (h o －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a ')
＝1.0×9.6×300×198.33×(865－198.332)＋210×226×(900－35) ＝478.50kN.m ＜M ＝500.00kN.m
需要加固
4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2－1】①
A te ＝0.5 b h ＝0.5×300×900＝135000mm 2
5. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数
ρte ＝A so A te ＝2946.00135000.00＝0.022 σ0＝M ok 0.87×A so ×h o ＝0.00 αf ＝1.04
查表【9.2.8】②
6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值
εfo ＝αf M ok E s A so h o ＝ 1.04×50000000.00210000.00×2946.00×865＝0.0001
7. 纤维复合材厚度折减系数
采用现场粘贴, 根据【9.2.4－2】②
K m ＝1.16－n f E f t f 308000＝1.16－3×230000×0.17308000＝0.79
8. 纤维布折算面积
A fb ＝2 h c n f t f ＝2×900×3×0.167＝901.80mm 2
A fl ＝ηf A fb ＝0.00×901.80＝0.00mm 2
A f ＝b n f t f ＋A fl ＝300×3×0.167＋0.00＝150.30mm 2
A fe ＝A f K m ＝150.30×0.79＝118.12mm 2
9. 加固后受压区高度和纤维实际应变
联立下列规范公式求出加固后受压区高度和纤维实际应变
M ≦α1 f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a')－f yo A so (h －h o ) 【9.2.3－1】②
α1 f co b x ＝f yo A so ＋ψf f f A fe －f yo ' A so ' 【9.2.3－2】②
(0.8εcu h x
)－εcu －εfo εf ) 【9.2.3－3】②
x ≧2a' 【9.2.3－4】② εf '＝0.008
ψf ＝0.8 εcu h εcu ＋εf '＋εfo ＝0.8×0.0033×9000.0033＋0.008＋0.0001
＝207.06≧2 a _＝2×35.00＝70.00
满足要求
10. 根据受压区高度判断梁的破坏形态 【9.2.3－3】
x h ＝207.06900.00＝0.23≦ξb
ψf ＝εf 'εf ＝0.0080.007＝1.15＞1.0 准适筋梁, 建议重新设计
11. 加固后最大承载力 【9.2.3－1】②
M u2＝αf f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h o －a ')＋E f εf ' A fe (h －h o )
＝1.04×9.6×300×207.06×(900－207.062)＋210×226×(865－35)
＋230000×0.007×118×(900－865)
＝541.52kN.m M u2≧M 弯矩满足
12. 纤维复合材粘贴延伸长度
b f＝b×n f＝300×3＝900mm
l c＝f f A f
f fv b f＋200＝
1600.00×150.30
0.44×900
＋200＝807.27mm
七、结论
原结构承载力M ok＝50.00kN.m 设计弯矩M＝500.00kN.m 加固后弯矩承载力M u2＝541.52kN.m 加固后梁破坏类型准适筋梁
粘贴纤维截面面积A fe＝118.12mm2
加固是否满足要求满足。