预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

预 应 力 碳 纤 维 板 加 固 混 凝 土 梁
抗 弯 承 载 力设 计 计 算 方 法
张 俊 ，赵 泽俊 ，邓 朗妮 ，康 侃 贾松 林 ，
５５０ ） ４０ １ （ ．广西 工学 院 土木 建筑 工程 系 ，广 西 柳 州 １ ５ ５ ０ ；２ 广 西建工 集 团第五 建筑 工程 有限 责任公 司 ，广西 柳 州 ４０６
根 据 已有 的研 究 ，预 应 力 碳 纤 维 板 加 固钢 筋 载 力加 固 设 计 中应 尽 可 能 按 照 第 ４种 破 坏 模 式 ， 混凝 土梁 的破坏 形 式 主 要 有 以 下几 种 ：① 在 尚 即碳 纤维 板 未 断 ，混 凝 土 压 碎 的承 载 力 极 限状 态 未达 到正 截 面抗 弯 承 载 力 之 前 ，碳 纤 维 板 与 混 凝 进行 设计 ，并 以此 作 为加 固设计 目标 之 一 。 土 梁发生 剥 离破 坏 ；② 钢 筋 尚未 屈 服 ，碳 纤 维 板 未 拉断 ，受压 区混 凝 土 压碎 而破 坏 ；⑧ 混 凝 土 未 被压 碎 ，钢 筋屈 服后 碳 纤 维 板 达 到 极 限拉 应 力 发
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ９—１ ８
２ 设计计算 步骤
对 于预应力碳 纤维板加 固混凝 土梁 ， 其设计
基 金项 目：广 西 自然科 学基 金项 目 （ ０ ０ Ｘ Ｓ Ｂ １０ ６ ；广西 自然 科 学基 金 重点 项 目 （ ２ １ Ｇ Ｎ Ｆ ０ ３０ ） 桂科 自 ０ ３ ０ ２ ） ８ ２ ０ Ｚ ；柳 州 市科 学 研 究 与技 术 开发项 目 （ ０ ９ １ ３ １ ２００００ ） 作 者简 介 ：张 俊 （９ ５ ） １ ６ 一 ，男 ，实验 师 ，研究 方 向 ：工程 结构 加 固与检测 ，ｚａ ｇ ｎ ３ ６ ｓ ａ ｃｍ。 ｈｎ ｊ ２ ９ ＠ ｉ ． ｏ ｕ ｎ
梁 受拉 面 进 行 受 弯 加 固 ， 以 有 效 地 解 决 上 述 问 形下 不宜 采 用 预应 力 碳 纤 维 板 对 其 受 拉 区进 行 加 可 题， 也使碳 纤 维片材 的强 度 得 到更 充 分 的利 用 。因 固 ， 议采 取其 他 加 固方 式 来 提 高 承 载 能力 。第 ３ 建 此， 预应 力 碳 纤 维 加 固 技 术 已 逐 渐 成 为 研 究 的热 和第 ４种破 坏形 式在 钢 筋 屈服 后 挠 度 发展 较 明显 ，
引文格 式 ：张 俊 ，赵泽俊 ，邓 朗妮 ，等 ．预 应力碳 纤维 板加 固混凝 土 梁抗 弯承 载 力设 计 计 算 方法 ［ ］ 桂林 理 工 大学 学 报 ， Ｊ．
２ １ ，３ （ ）：７ ０１ １ １ ３—７ ． ６
７ ４
桂
林
理
工
大
学
学
报
２ １ 正 ０１
计 算步骤 如下 ：
第３卷 第 １ １ 期
２１ ０ １年 ２月
桂 林
理 工 大 学
学 报
Ｖ０． Ｎｏ １３１ ．１ Ｆｅ ２ ｂ． ０１１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＧｕｌ ｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｉ ｎ Ｕ ｉｅ ｓｔ ｏ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｉ ｙ Ｔｅ
文 章 编 号 ：１７ ９ ５ （ ０ １ ０ ０ ７ ０ ６ ４ ０ ７ ２ １ ） １— ０ ３— ４
点 。本文 在确 定 预 应 力 碳 纤 维 板 加 固混 凝 土 梁 极 破 坏前 有 明显 的预 兆 ， 于 塑 性 破 坏 。其 中 ，第 ３ 属 限状 态 的基 础 上 ，对 预 应 力碳 纤 维 板 加 固混 凝 土 种 破坏 形 式 是 由碳 纤 维 板 拉 断 控 制 的 ，预 应 力碳
①初 步拟 定 碳 纤 维 板 的 规格 和 张拉 控 制 应 力
梁 的设 计 计算 方法 进行 较为 深入 的研 究 。
纤 维板 材拉 断 引起 的弯 曲破 坏 发 生 在 加 固梁 配 筋 率 很小且 配 纤 率 亦 很 小 时 ，延 性 相 对 低 ，且 碳 纤
１ 极 限状 态 的确 定
维 板拉 断会 给人 造 成 不 安 全 的感 觉 。 故 在抗 弯 承
形 也很 大 ， 正 常 使 用 阶段 的 性 能 改 善 无 显 著 作 的有 效性 来 避 免 。第 ２种 破 坏 模 式 是 在 梁 中配 置 对
用 ¨ 。而对 碳纤 维 片材 施 加 预 应 力 后 ， 粘 贴 于 较多 钢筋 ， Ｊ 再 以致 钢 筋 不 屈 服 混 凝 土 就压 碎 ， 此 情 在
关 键词 ：预应 力 ；碳纤 维板 ； 凝土 梁 ； 混 设计 中图分类 号 ：Ｔ ３５ １ Ｕ ７ ． Ｕ ７ ． ；Ｔ ３ ７ ９ 文 献标 志码 ：Ａ
目前采 用 一般粘 贴 碳纤 维 （ Ｆ Ｐ 片 材 加 固方 生 破 断 ；④ 碳 纤 维 板 未 达极 限拉 应力碳 纤维 板加 固混凝 土 梁极 限状态 的基础 上 ，分 别 给 出预应 力碳 纤 维板 在 梁底 面
粘 贴和梁 两侧 粘贴 进行加 固时 的设 计计算 方 法 。算 例表 明 ：该 方法 同非预 应 力加 固方法 相 比可 有效 提 高 其抗 弯强度 及 刚度 ，同时可 减少 碳纤 维用量 、节 省工程 总造 价 。
法对 构件进 行受 弯加 固时 ， 纤 维材 料 主 要 在受 拉 服 后混 凝土 压碎 而破 坏 。 碳 钢筋屈 服 以后才 发挥 作 用 ， 应 力始 终 滞 后 于原 结 其 以上 ４种 破坏 形 式 中 ， １种 破坏 模 式较 为 突 第
构 的 累计 应 力 ， 因此 ， 然 加 固构 件 的极 限 荷 载 有 然 ， 虽 属脆性 破 坏 ， 构件 破 坏 时 延性 较 差 ， 工 程 中 且 在 显 著提 高 ， 此 时构 件 一 般 都 已开 裂 十 分 严 重 、 但 变 可通 过加 强 碳 纤 维 板 端 部 锚 固措 施 以及 保 证 粘 结