桥梁检测加固第4讲

中国加固规范封闭缠绕粘贴U形粘贴双L形板U形粘贴侧面粘贴(a)粘贴方式(b)U形粘贴和侧面粘贴加纵向压条U形粘贴wcfwcfscf侧面粘贴wcfwcfscfhcfhcf中国加固规范bcfbrcbVVVcfcfcfvcfcfcfcfcfbcfhEstnV)(2cfubcfv）（12.02.032中国加固规范式中Vb—梁的剪力设计值；Vbrc—未加固钢筋混凝土梁的受剪承载力，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定计算；Vbcf—碳纤维片材承担的剪力；εcfv—达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变；εcfu—碳纤维片材的极限拉应变；中国加固规范φ—碳纤维片材受剪加固形式系数，对封闭粘贴取1.0，对U形粘贴取0.85，对侧面粘贴取0.70；Λλb—梁受剪计算截面的剪跨比，对于集中荷载作用情况取a/ho，当λb大于3.0时，取3.0，当λb小于1.5时，取1.5，a为集中荷载作用点到支座边缘的距离；对于均布荷载作用情况，取3.0；中国加固规范ncf—碳纤维片材的粘贴层数；hcf—侧面粘贴碳纤维片材的高度；scf—碳纤维片材条带的净间距；tcf—单层碳纤维片材的厚度；ωcf—碳纤维片材条带的宽度。中国加固规范ccfcrccVVVcfcfcfvcfcfcfcfcfccfhEstnV)(2cfuccfvn)12.03.02.0(32中国加固规范式中Vc—柱的剪力设计值；Vcrc—未加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定计算；Vccf—碳纤维片材承担的剪力；n—柱的轴压比，取N/fcA,N为柱轴向压力设计值，A为柱截面面积；中国加固规范式中λc—柱的剪跨比，对于框架柱取Hn/2ho，当λc大于3.0时取3.0，当λc小于1.0时取1.0，Hn为框架柱净高度，ho为框架柱的截面有效高度。中国加固规范基本原则1.碳纤维片材的纤维方向宜与构件轴向垂直；2.应优先采用封闭粘贴形式，也可采用U形粘贴、侧面粘贴（图4.4.3a）。对碳纤维板，可采用双L形板形成U形粘贴；3.当碳纤维片材采用条带布置时，其净间距scf不应大于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的最大箍筋间距的0.7倍；中国加固规范基本原则4.U形粘贴和侧面粘贴的粘贴高度hcf宜取构件截面高度。对于U形粘贴形式，宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条；对侧面粘贴形式，宜在上、下端粘贴纵向碳纤维片材压条（图4.4.3b）中国加固规范基本原则5.碳纤维片材的受剪载力是根据加固后构件达到最大受剪承载力时碳纤维片材的应变发挥程度确定的。公式（4.4.1-3）和公（4.4.2-3）是根据国内外的试验结果分析，并参照美国ACI的有关设计指南给出的。对于钢筋混凝土柱，受剪加固应采取封闭式粘贴，此时，取1，如不能封闭粘贴，不宜采用碳纤维片材加固。中国加固规范基本原则6.本章受剪计算公式均是按碳纤维片材纤维方向与构件轴向垂直的情况给出的。可采用其它粘贴方向，但相应受剪计算公式应有可靠依据。U形粘贴和侧面粘贴易产生剥离破坏，影响碳纤维片材加固作用的发挥，故应优先采用封闭粘贴形式。当采用U形粘贴和侧面粘贴时，宜按本条第4款的要求设置水平压条，以增加粘贴面积，提高抗剥离承载力。试验表明，对于U形粘贴，当采取可靠的机械锚固措施时，与封闭粘贴具有同样效果。美国加固规范Completelywrapped3-sided“U-wrap”2sides完全包裹三边“U形包裹”两侧包裹美国加固规范dfwfsfwfsf(a)(b)美国加固规范unVVffscnVVVVf=0.95四边完全包裹构件f=0.85三边“U形包裹”表面多层粘贴美国加固规范fffefvfsdfAVcossinfffvwntA2ffefeEf美国加固规范有效应变1.四边完全包裹构件2.U形包裹或多层粘贴（Khalifa1998）fufe75.0004.0004.0fuvfe75.046821fuevLkk美国加固规范有效应变2.U形包裹或多层粘贴58.02500ffeEntL3/2'14000cfk对于两侧粘贴形包裹对于feffefdLdUdLdk22美国加固规范基本原则1.框架结构中的梁柱在抵抗地震荷载时，在塑性铰的预估位置或在应力下降区和受弯屈服区，应采用四周完全包裹方式进行抗剪加固，加固所用FRP条带的间距不大于d/4(净跨)；2.有效应变不应大于0.004；3.采用FRP条带进行抗剪加固时应对其间距对抗剪强度的贡献值进行试验研究，间距应遵循ACI318中对抗剪钢筋的限制；美国加固规范基本原则4.整体的抗剪加固效果应取FRP抗剪贡献与钢筋抗剪贡献之和。整体的抗剪加固应根据ACI318中针对钢筋单独给出的标准进行限制。bdfVVcfs'8美国加固规范实例3：室内T形截面梁的抗剪加固钢筋混凝土T形截面梁(f'c=3000psi)，位于一座办公楼内，要求增加其活荷载。对当前梁的分析表明，其抗弯强度可满足增加荷载的要求，但它的抗剪强度不能满足新的荷载要求。分析结果为，此梁中混凝土的抗剪能力为Vc=36.4kips，抗剪箍筋的抗剪能力为Vs=19.6kips。因此，当前梁的设计抗剪能力为fVn,existing=0.85(36.4kips+19.6kips)=47.6kips。但是在距支座距离为d的位置，梁的设计极限抗剪强度为（包括新荷载）Vu=60kips。图E2.1给出了沿梁的长度方向需要抗剪加固的区域图。美国加固规范60kips47.6kipsVufVn,existingd15kips梁的对称中心线70in对FRP加固的抗剪能力要求美国加固规范每层厚度，tf0.0065in保证极限拉伸强度，f*fu550,000psi保证开裂应变，*fu0.017in/in弹性模量，Ef33,000,000psi美国加固规范d=22indf=16inwf=10insf=12in70in步骤计算时所用单位步骤1–计算材料的设计性能此梁位于封闭空间内，有条件使用碳纤维复合材料CFRP。因此根据表7.1，环境折减系数取为0.95。*fuEfufCf*fuEfuCksi5.522)ksi550)(95.0(ffu016.0)017.0)(95.0(fu步骤2–计算FRP抗剪加固材料的应变水平FRP“U”型包裹时其有效应变采用粘贴折减系数v。此系数可用公式10.7~10.10计算。58.0ffeEtn2500Lin0.2psi10x33in0065.012500L58.06e3/2'c14000fkfef2dLdk75.0468Lkkfue21v82.04000psi3000k3/21875.0in16in0.2in16k275.0192.0016.0468in2875.082.0v有效应变可用公式10.6b计算如下：004.0fuvfe004.00031.0016.0192.0fe步骤3–计算FRP加固对抗剪强度的贡献FRP抗剪加固的面积计算如下：fffvwntA22fvin13.0in10in0065.012AFRP中的有效应力可由虎可定律计算。ffefeEfksi102ksi330000031.0ffeFRP的抗剪贡献可用公式10.3.计算。fffefefvfsdcossinEAVkips7.17Vin12in161ksi102in13.0Vf2f步骤4–计算截面的抗剪能力“U”形包裹截面的设计抗剪能力可用公式10.2计算f=0.85。ffscnVVVVffkips60Vkips4.60V)7.17)(85.0(6.194.3685.0Vunnff加固截面能够满足抗剪要求。步骤计算时所用单位步骤1–计算材料的设计性能此梁位于封闭空间内，有条件使用碳纤维复合材料CFRP。因此根据表7.1，环境折减系数取为0.95。*fuEfufCf*fuEfuCksi5.522)ksi550)(95.0(ffu016.0)017.0)(95.0(fu步骤2–计算FRP抗剪加固材料的应变水平FRP“U”型包裹时其有效应变采用粘贴折减系数v。此系数可用公式10.7~10.10计算。58.0ffeEtn2500Lin0.2psi10x33in0065.012500L58.06e3/2'c14000fkfef2dLdk75.0468Lkkfue21v82.04000psi3000k3/21875.0in16in0.2in16k275.0192.0016.0468in2875.082.0v有效应变可用公式10.6b计算如下：004.0fuvfe004.00031.0016.0192.0fe步骤3–计算FRP加固对抗剪强度的贡献FRP抗剪加固的面积计算如下：fffvwntA22fvin13.0in10in0065.012AFRP中的有效应力可由虎可定律计算。ffefeEfksi102ksi330000031.0ffeFRP的抗剪贡献可用公式10.3.计算。fffefefvfsdcossinEAVkips7.17Vin12in161ksi102in13.0Vf2f步骤4–计算截面的抗剪能力“U”形包裹截面的设计抗剪能力可用公式10.2计算f=0.85。ffscnVVVVffkips60Vkips4.60V)7.17)(85.0(6.194.3685.0Vunnff加固截面能够满足抗剪要求。步骤计算时所用单位步骤1–计算材料的设计性能此梁位于封闭空间内，有条件使用碳纤维复合材料CFRP。因此根据表7.1，环境折减系数取为0.95。*fuEfufCf*fuEfuCksi5.522)ksi550)(95.0(ffu016.0)017.0)(95.0(fu步骤2–计算FRP抗剪加固材料的应变水平FRP“U”型包裹时其有效应变采用粘贴折减系数v。此系数可用公式10.7~10.10计算。58.0ffeEtn2500Lin0.2psi10x33in0065.012500L58.06e3/2'c14000fkfef2dLdk75.0468Lkkfue21v82.04000psi3000k3/21875.0in16in0.2in16k275.0192.0016.0468in2875.082.0v有效应变可用公式10.6b计算如下：004.0fuvfe004.00031.0016.0192.0fe步骤3–计算FRP加固对抗剪强度的贡献FRP抗剪加固的面积计算如下：fffvwntA22fvin13.0in10in0065.012AFRP中的有效应力可由虎可定律计算。ffefeEfksi102ksi330000031.0ffeFRP的抗剪贡献可用公式10.3.计算。fffefefvfsdcossinEAVkips7.17Vin12in161ksi102in13.0Vf2f步骤4–计算截面的抗剪能力“U”形包裹截面的设计抗剪能力可用公式10.2计算f=0.85。