桥梁检测加固第4讲ppt课件

中国加固规范 中国加固规范 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 cfv 达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变 cfu 碳纤维片材的极限拉应变 中国加固规范 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 b 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 b大于3 0时 取3 0 当 b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 cf 碳纤维片材条带的宽度 中国加固规范 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 c 柱的剪跨比 对于框架柱取Hn 2ho 当 c大于3 0时取3 0 当 c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 基本原则碳纤维片材的纤维方向宜与构件轴向垂直 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 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 完全包裹 三边 U形包裹 两侧包裹 美国加固规范 美国加固规范 美国加固规范 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 美国加固规范 有效应变2 U形包裹或多层粘贴 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 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 美国加固规范 美国加固规范 美国加固规范 实例4 室外柱的抗剪加固一根截面尺寸为24 24 的方柱 需要增加60 kips的抗剪能力 DVu 60 kips 这根柱位于一座露天停车场内 承受温度和气候的变化 柱的一种抗剪加固方法就是采用FRP加固 选用E玻璃 环氧完全包裹来修复这根柱 由供应商提供的FRP体系的性能如表E3 1所示 完全包裹方案的设计与计算步骤如下 美国加固规范 美国加固规范 美国加固规范 钢筋混凝土柱加固 研究状况1 FRP约束混凝土柱 钢筋混凝土柱加固 研究状况Mander 1988 Saadatmanesh 1994 Mirmiran 1997 钢筋混凝土柱加固 研究状况Myiauchi 1997 Knon 1998 钢筋混凝土柱加固 研究状况Saaman 1998 Toutanji Saafi Karbhari 1999 钢筋混凝土柱加固 研究状况LamandTeng 2001 钢筋混凝土柱加固 研究状况2 偏心受压3 抗震加固Ahmad 1982 进行了3个圆形截面受弯和4个受剪低周反复荷载试验研究 Mander 1988 进行了20个纯弯和压弯构件的反复荷载试验 Musukawa 1997 进行了不同种类纤维加固的试验研究 钢筋混凝土柱加固 研究状况3 抗震加固Saadatmanesh 1996 Frangou 1995 进行了低周反复荷载试验研究 Saiidi 2000 在振动台上进行了试验研究 钢筋混凝土柱加固 研究状况3 抗震加固范立础等 2000 制作了2个不同高度的 管约束钢筋混凝土模型柱 并制作了相应无约束的钢筋混凝土对比柱 其中 约束混凝土柱中的 管采用玻璃纤维预制 试验时对构件施加低周往复荷载 试验结果表明 约束钢筋混凝土柱与同等条件下的普通钢筋混凝土柱相比 可以在不提高抗弯刚度的同时 大大提高柱的延性 使位移延性系数达到8以上 构件表现为弯曲延性破坏 钢筋混凝土柱加固 张柯等 2000 采用试验方法研究了碳纤维布加固对钢筋混凝土柱延性性能的改善 试验的主要研究参数为碳纤维加固量 试验构件为7个 其中包括一个未加固的对比试件 通过对试件施加低周往复荷载 结果发现采用碳纤维加固混凝土柱 可以防止斜裂缝出现或限制斜裂缝开展 并显著提高柱的受剪承载力 实现强剪弱弯的抗震要求 同时 随着碳纤维加固量的增加 试件由延性较差的压剪脆性破坏逐渐转变为延性较好的正截面压弯破坏 当强剪弱弯系数大于1 0时 碳纤维的主要作用表现为约束内部混凝土 从而提高构件的变形能力 此时碳纤维的强度可充分发挥 直至拉断 钢筋混凝土柱加固 钢筋混凝土柱加固 式中b h 柱的截面宽度 高度 v 总折算体积配箍率 sv 按箍筋范围内核心截面计算的体积配箍率 碳纤维片材的有效约束系数 取0 45 轴压比大于0 5且加固时未卸载时取0 36 fcf 碳纤维片材的抗拉强度设计值 取fcfk 1 1 fyv 箍筋的抗拉强度设计值 钢筋混凝土柱加固 1 碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置 碳纤维片材两端应搭接或采取可靠连接措施形成封闭箍 碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm 各条带搭接位置应相互错开 2 公式 4 5 1 的总折算体积配箍率是根据我国试验结果分析给出的 采用碳纤维片材缠绕加固混凝土柱可以约束混凝土的变形 从而提高混凝土的抗压强度 降低轴压比 但这方面的研究目前还不充分 当有可靠依据时 方可考虑其作用 钢筋混凝土柱加固 3 柱的抗震加固必须采用封闭式粘贴并有可靠连接 搭接长度比受弯加固 受剪加固时的搭接长度要大一些 以保证加固效果 钢筋混凝土柱加固 3 柱的抗震加固必须采用封闭式粘贴并有可靠连接 搭接长度比受弯加固 受剪加固时的搭接长度要大一些 以保证加固效果 钢筋混凝土柱加固 对于钢筋混凝土柱配有螺旋箍筋 对于钢筋混凝土柱配普通箍筋 yf 0 95 钢筋混凝土柱加固 钢筋混凝土柱加固 f的取值1 圆形截面柱ka 1 02 非圆形截面规范建议不将FRP用于非矩形截面的加固中 钢筋混凝土柱加固 延性1 圆形截面2 非圆形截面 钢筋混凝土柱加固 延性2 非圆形截面规定矩形截面B H值超过1 5或B H值超过900mm不易用FRP加固 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 1 碳纤维布应变 钢筋应变 混凝土应变 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 1 碳纤维布应变 钢筋应变 混凝土应变 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 2 静荷载位移曲线和破坏形态 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 3 静载作用下加固梁的钢筋 混凝土 碳纤维布应变分布 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 4 小结 不中断交通状况下加固钢筋混凝土梁试验研究 不同的模拟动荷载幅值作用下粘贴碳纤维布能够满足粘贴要求 能够满足模拟动荷载后的静载作用下梁的抗弯性能要求 在同一模拟动荷载幅值作用下 不同的粘贴长度对碳纤维布的粘贴效果没有显著的影响 试验结果证明粘贴效果良好 最短粘贴长度200mm满足模拟动