讨论:碳纤维加固框架梁计算实例
neibychen
neibychen Lv.2
2009年05月07日 11:17:16
只看楼主

由于改变功能增加荷载,原框架梁需要加固。验算后增加荷载后,原梁支座负筋富裕能满足承载力要求,但梁底钢筋不够。想采用碳纤维加固梁底,但由于原梁支座负筋太大,计算表明不适合用碳纤维加固。现在把计算过程公布,想请各位大侠看看是否计算有误或是参数选择不对,抑或是只能选择别的加固方式,请大家帮忙指正!以下是计算过程: 期望的加固后的梁底抗弯承载力为716.00 kN•m 期望的加固后的梁底抗剪承载力为541.00 kN

由于改变功能增加荷载,原框架梁需要加固。验算后增加荷载后,原梁支座负筋富裕能满足承载力要求,但梁底钢筋不够。想采用碳纤维加固梁底,但由于原梁支座负筋太大,计算表明不适合用碳纤维加固。现在把计算过程公布,想请各位大侠看看是否计算有误或是参数选择不对,抑或是只能选择别的加固方式,请大家帮忙指正!以下是计算过程:

期望的加固后的梁底抗弯承载力为716.00 kN•m
期望的加固后的梁底抗剪承载力为541.00 kN
3.构件参数:
构件类型: 重要构件
框架梁或悬挑构件
截面宽度: b = 400.00 mm
截面高度: h = 700.00 mm
受拉钢筋面积: As = 2463.00 mm2
受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离: a = 25.00 mm
指定受拉钢筋强度, 受拉筋抗拉强度设计值 fy = 360.00 N/mm2
受压钢筋面积: A's = 4926.00 mm2
受压钢筋合力点至截面近边缘的距离: a' = 25.00 mm
指定受压钢筋强度, 受压筋抗拉强度设计值 f 'y = 360.00 N/mm2
混凝土: C40
轴心抗压强度设计值 fc = 19.1 N/mm2
轴心抗拉强度设计值 ft = 1.71 N/mm2
轴心抗拉强度标准值 ftk = 2.39 N/mm2
4.梁底受拉碳纤维片材参数:
材料类型: 单向织物高强度Ⅰ级
粘贴层数: n f = 1
单层厚度: t f = 0.167 mm
不考虑二次受力
5.梁侧受剪碳纤维片材参数:
材料类型: 单向织物高强度Ⅰ级
粘贴层数: n fv = 1
单层厚度: t fv = 0.167 mm
条带间距: s f = 400.00 mm
加固方式: 环形箍及加锚封闭箍
荷载形式: 均布荷载
6.箍筋参数:
箍筋直径: 6mm
箍筋肢数: 4
箍筋间距: 200.00mm
箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值: fyv = 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.受弯加固计算:
1.1 碳纤维复合材设计计算指标
根据材料类型及构件类型查表9.1.6-1得
弹性模量设计值: Ef = 2.30 ×105 MPa
抗拉强度设计设计值: ff = 1600 MPa
拉应变设计值: f = 0.007
1.2 受弯构件加固后相对受压区高度fb求解:
根据混凝土规范公式(7.1.2-5):
cu = 0.0033 - (fcu,k-50)× 10-5>0.0033 取为0.0033
根据混凝土规范公式(7.1.4-1)b = 11 + fyEscu = 0.801 + 360.00200000.00×0.00330 = 0.52
对于重要性件,则fb= 0.75b=0.75×0.518 = 0.388
1.3 纤维复合材的滞后应变f0求解:
不考虑二次受力,取f0 = 0
1.4 采用碳纤维加固, 达到期望的弯矩值时, 混凝土受压区高度x的求解: :
根据规范公式(9.2.3-1)计算达到期望的弯矩值时混凝土受压区高度x:
M = 1fc0bx(h - x2)+f'y0A's0(h-a') - fy0As0(h-h0)
716.00×106=1.00×19.10×400.00×x×(700.00-x/2)+360.00×4926.00×(700.00-25.00) -360.00×2463.00×(700.00-675.00)
解得 x = -81.10mm < 2a' = 2 ×25.00 = 50.00mm, 取 x = 50.00mm
1.5所需片材宽度
根据规范公式(9.2.3-3)
f = 0.8cuhx-cu-f0f (9.2.3-3)
f = 0.8×0.0033×700.00/50.00-0.0033-0.000.01=4.809 >1.0取f = 1.0
根据规范公式(9.2.3-2)
1fc0bx = fy0As0 + f ff Afe- f ' y0A's0 (9.2.3-2)
1.000 ×19.10×400.00×50.00=360.00×2463.00+1.000×1600.00×Afe-360.00×4926.00
求得Afe = 792.92mm2
采用多层粘贴的纤维织物,根据规范公式(9.2.4-2)
km = 1.16 - nf Ef tf 308000 = 1.16 - 1 × 2.30 × 105 × 0.167 308000 = 1.035 > 0.90
取Km = 0.90
根据规范公式(9.2.4-1),梁底实际所需的碳纤维截面积:
Af = Afe / Km= 792.92 / 0.90 =881.03mm2
所需片材宽度bf = Afnftf = 881.031×0.167=5275.62mm 即使四层也超过梁宽!!!
zwz20033515
2010年01月26日 15:52:42
2楼
有些价值!
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wgane
2010年01月29日 12:22:59
3楼
楼主的计算有问题:
1、在计算中假设受压钢筋应力为fy’=360N/mm2,与实际情况不符,因为按楼主给出的负筋截面积,不但梁截面受压区高度达不到2a’,而且受压钢筋在要求的承载力下也不可能都达到屈服强度,因此后面的计算结果不可能正确。
2、A's = 4926.00 mm2最少是10根d=25mm的钢筋,因此按400mm的梁宽,肯定是两排钢筋,因此a' 也不应该是 25.00 mm
3、本例由于负筋比较多,如采用碳纤维加固,应事先估算一下梁在受荷后的挠度,以便清楚其实际变形能否保证碳纤维强度被充分利用。
本例计算中最重要的是结合实际情况确定负筋的应力状态,由于楼主没有给出梁的跨度,柱的尺寸,无法帮你具体计算,但个人认为,对受荷后挠度较小的梁,很难充分利用碳纤维的强度,结构设计必须慎重,建议改用钢板加固。

[ 本帖最后由 wgane 于 2010-1-29 12:24 编辑 ]
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fessor
2010年07月23日 16:55:30
4楼
对于重要性件,则fb= 0.75b=0.75×0.518 =0.88
请问一楼: 系数0.75 是 从哪个规范上得来的?
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zgw911
2013年12月05日 15:14:26
5楼
很好的啊 不错了
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liujiaying1980
2015年04月18日 15:27:37
6楼
学习了,慢慢研究下
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nnmc0309
2016年05月05日 10:35:18
7楼
请问楼主,是用是么软件算的?我现在也遇到加固的问题,不知道如何下手啊。
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jins2012
2017年04月27日 23:38:35
8楼
你计算的是跨中的受压区高度,居然还用梁端的上部钢筋作为受压钢筋,明显是错误的,应该用上部通长钢筋作为受压钢筋
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jins2012
2017年04月27日 23:40:04
9楼
如果碰到受压钢筋较大时,增大截面法我觉得比碳纤维加固要好
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baiyejianke
2017年04月28日 08:05:47
10楼
顶一个楼主
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