梁碳纖維加固計算書

梁碳纖維加固計算書

CarbonFiberReinforcedBeamCalculationSheetProjectName:_____________ComponentNumber:_____________Date:_____________Designer:_____________Checker:_____________Approver:_____________I.BasicInformation1.DesignBasis:"TechnicalRegulationsforCarbonFiberReinforcedConcreteStructures"(CECS146:2003)(hereinafterreferredtoastheregulations)and"CodeforDesignofConcreteStructures"(GB50010-2002)(hereinafterreferredtoasthecode).2.ProblemType:Calculatethebearingcapacityofthecarbonfibersheet.3.SectionParameters:SectionWidth:b=300.00mmSectionHeight:h=500.00mmAreaofTensileSteel:As=1017.88mm2DistancefromtheCenterofTensileSteeltotheNearEdgeoftheSection:a=25.00mmTensileSteel:HPB235(Q235),DesignTensileStrengthfy=210.00N/mm2AreaofCompressiveSteel:As'=0.00mm2DistancefromtheCenterofCompressiveSteeltotheNearEdgeoftheSection:a'=20.00mmCompressiveSteel:HPB235(Q235),DesignTensileStrengthf'y=210.00N/mm2Concrete:C15DesignCompressiveStrengthf'c=7.2N/mm2DesignTensileStrengthf't=0.91N/mm2StandardTensileStrengthf'tk=1.27N/mm24.ParametersofCarbonFiberSheetattheBottomoftheBeam:ElasticModulus:Ecf=1.40×105MPaStandardTensileStrength:f'cfk=2000.00MPaNumberofLayers:ncf=1SingleLayerThickness:tcf=0.111mmWidthofCarbonFiberSheetattheBottomoftheBeam:300.00mmCross-sectionalAreaofCarbonFiberSheetattheBottomoftheBeam:Acf=33.30mm2Takingintoaccountthesecondarystress,theinitialbendingmomentMionthesectionbeforereinforcementiscalculatedas20.00kN·m.5.ParametersofCarbonFiberSheetforShearReinforcementontheSideoftheBeam:NumberofLayers:ncfv=1SingleLayerThickness:tcfv=0.111mmElasticModulus:Ecfv=1.40×105MPaStripWidth:wcf=100.00mmNetStripSpacing:scf=100.00mmHeightofSideBonding:hcf=100.00mmReinforcementMethod:ClosedBonding,ShearReinforcementFormCoefficientofCarbonFiberSheetis1.00LoadForm:ConcentratedLoad(includingthecasewheretheshearforcevalueoftheconcentratedloadonthesupportsectionornodeedgeaccountsformorethan75%ofthetotalshearforcevalue),ConcentratedLoadDistancefromtheSupportis600.00mm.6.StirrupParameters:StirrupDiameter:6mmNumberofStirrupLegs:1本文介紹了一種鋼筋混凝土梁的加固方法，其中包括箍筋的設(shè)置和彎起筋的參數(shù)。在計算結(jié)果中，首先計算了加固前構(gòu)件在初始彎矩作用下受拉邊緣混凝土的初始應(yīng)變，考慮了二次受力的影響。然后計算了受拉鋼筋的拉應(yīng)變和受壓邊緣的壓應(yīng)變。接下來，通過聯(lián)立式子求解，得出了碳纖維加固后混凝土受壓區(qū)高度和受拉面上碳纖維片材的拉應(yīng)變。具體來說，箍筋間距設(shè)置為150.00mm，箍筋采用HPB235(Q235)，箍筋抗拉強度設(shè)計值為210.00N/mm2。彎起筋的直徑為6mm，彎起角度為45度。根據(jù)規(guī)程4.3.4中的各式計算，加固前構(gòu)件在初始彎矩作用下，截面受拉邊緣混凝土的初始應(yīng)變?yōu)?.00005。受拉鋼筋的拉應(yīng)變不均勻系數(shù)為0.2，受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變綜合系數(shù)為0.112。在碳纖維加固后，通過聯(lián)立式子求解，得出混凝土受壓區(qū)高度為300.00mm，受拉面上碳纖維片材的拉應(yīng)變?yōu)?.00025。這種加固方法可以有效提高梁的承載力和抗震性能，適用于各種鋼筋混凝土梁的加固。首先，我們代入數(shù)值，得到以下二元一次方程組：7.20×300.00×x=210.00×1017.88-210.00×0.00+1.40×105×cf×33.30x=0.8×0.00330×500.00(0.00330+cf+0.00005)解上述方程組，我們得到x=116.23mm，以及cf=0.008003。根據(jù)這些數(shù)值，我們可以使用不同的公式計算正截面受彎承載力，具體如下：碳纖維片材厚度折減系數(shù)：ncf=1-(tcf/2000.00)×(1.40×105)/420000=0.963碳纖維片材的極限拉應(yīng)變：cfu=Ecf/1.40×105=0.01429碳纖維片材的允許拉應(yīng)變：22[cf]=min(kmcfu,cfu,0.01)=min(0.963×0.01429,×0.01429,0.01)=0.00952碳纖維片材達(dá)到其允許拉應(yīng)變與混凝土壓壞同時發(fā)生時的界限相對受壓區(qū)高度：cfb=0.8cu/(0.00330+0.00952+0.00005cu+[cf])縱向受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土破壞同時發(fā)生時的相對界限受壓區(qū)高度：b=1fy1+Escu/(1+210000.00×0.00330)根據(jù)規(guī)范7.1.4，我們可以得到：bh=0.61×475.00=291.63mm,cfbh=0.21×500.00=102.50mm,2a'=2×20.00=40.00mm,x=116.23mm我們可以看到，x>cfbh且x<bh。根據(jù)規(guī)程4.3.2-1式，加固后，其正截面受彎承載力為：M=fcbx(h-x)+f'yA's(h-a')+EcfcfAcf(h-x)2=7.20×300.00×116.23×(475.00-20.00)/2+210.00×0.00×(475.00-20.00)/2=2814.46kN·m因此，我們得出結(jié)論：加固后，該結(jié)構(gòu)的正截面受彎承載力為2814.46kN·m。根據(jù)計算結(jié)果，加固前梁的受彎承載力為90.96kN·m，受剪承載力為109.57kN。經(jīng)過側(cè)面采用碳纖維加固后，梁的受彎承載力提高了16.10%，達(dá)到105.60kN