梁碳纤维加固计算书

碳纤维梁加固计算书

项目名称_____________构件编号_____________日期_____________

设计_____________校对_____________审核_____________

一、基本资料

1．设计依据:

《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）

《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）2．问题类型:

根据碳纤维片材求承载力

3．截面参数:

截面宽度: b = 300.00 mm

截面高度: h = 500.00 mm

受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2

受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm

受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2

受压钢筋面积A's = 0.00 mm2

受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm

受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2

混凝土: C15

轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2

轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2

轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm2

4．梁底受拉碳纤维片材参数:

弹性模量E cf = 1.40 × 105 MPa

抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa

粘贴层数n cf = 1

单层厚度t cf = 0.111 mm

梁底碳纤维片材的宽度= 300.00 mm

梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2

考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i = 20.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数:

粘贴层数n cfv = 1

单层厚度t cfv = 0.111 mm

弹性模量E cfv = 1.40 × 105 MPa

条带宽度w cf = 100.00 mm

条带净间距s cf = 100.00 mm

侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm

加固方式: 封闭粘贴, 碳纤维片材受剪加固形式系数ϕ取1.00

荷载形式: 集中荷载(包括集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),集中荷载至支座距离为600.00mm

6．箍筋参数:

箍筋直径6mm

箍筋肢数1

箍筋间距150.00mm

箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值f yv = 210.00 N/mm2

7．弯起筋参数:

弯起筋直径6mm

弯起筋根数0

弯起角度45

二、计算结果

1．加固前构件在初始弯矩作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变ε i :

考虑二次受力, ε i按规程4.3.4中各式计算:

h0 = h - a = 500.00 - 25.00 = 475.00 mm

σsi =

M i

A s ·ηh0

=

20.00×106

1017.88 × 0.87 × 475.00= 47.55 N/mm

2

受拉钢筋拉应变不均匀系数:

ψ = 1.1 - 0.65

f tk

σsiρte= 1.1 - 0.65 ×

1.27

47.55 × 0.0136= -0.179 < 0.2

根据《GB50010-2002》8.1.2的规定, 当ψ < 0.2 时, 取ψ = 0.2。受压边缘混凝土压应变综合系数:

ζ =

(1 + 3.5 γ f') αEρ

0.2 (1 + 3.5γ f') + 6αEρ

=

(1 + 3.5 × 0.00) × 9.55 × 0.00714

0.2 (1 + 3.5 × 0.00) + 6 × 9.55 × 0.00714= 0.112

加固前初始弯矩M i作用下受拉钢筋的拉应变:

ε si =

ψ

η·

M i

E s A s h0=

0.200

0.87×

20.00×106

210000.00 × 1017.88 × 475.00 = 0.00005

加固前初始弯矩M i作用下受压边缘的压应变:

ε ci =

M i

ζ ·E c b h02=

20.00×106

0.112 × 22000.00 × 300.00 ×475.002= 0.00012

加固前初始弯矩M i作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变:

ε i =

h

h0(

ε ci + ε si) - ε ci =

500.00

475.00× (0.00012 + 0.00005) - 0.00012 = 0.00005

2．碳纤维加固后混凝土受压区高度x和受拉面上碳纤维片材的拉应变ε cf求解: 根据规程(4.3.2-2)式以及(4.3.2-3)式联立求解:

f c bx = f y A s - f ' y A's + E cfεcf A cf(4.3.2-2)

x =

0.8 ε cu

ε cu + ε cf + ε i h(4.3.2-3)

代入数值, 得

7.20×300.00×x = 210.00×1017.88 - 210.00×0.00 + 1.40×10 5×ε cf ×33.30