07碳纤维布加固大型屋面板设计与受弯承载力分析

第!卷 第!期 建 筑 结 构#$年!月碳 纤 维 布 加 固 大 型 屋 面 板 设 计 与 受 弯 承 载 力 分 析陈 少 雄 卢 亦 焱（ 武 汉 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院%&$#） 提 要 以 某 大 型 屋 面 板 补 强 加 固 为 例 ， 介 绍 了 在 混 凝 土 屋 面 板 板 肋 上 半 包 裹 碳 纤 维 布 条 带 ， 以 提 高 屋 面 板的 承 载 力 ， 并 控 制 裂 缝 的 开 展 的 加 固 方 法 。 分 析 了 加 固 板 及 碳 纤 维 布 的 受 力 状 况 ， 给 出 了 加 固 后 屋 面 板 正 截面 承 载 力 计 算 公 式 与 碳 纤 维 布 加 固 用 量 的 计 算 公 式 。 关 键 词 碳 纤 维 布 加 固 屋 面 板 板 肋 承 载 力!#$%&()*#+,-#.#/0%(12(13$#4&30+*,05*6705)*+,)-./0.+1，23405-+（(06078+10+*90+1:*;+?+06*903)-+%!$#，()0+-）!4&0+#/0：, 维 用 粘 结 材 料 ， 性 能 见 表&。;3%*)3， 按 式 （+3） 计 算 ， 加 固 截面 抵 抗 弯 矩&-+。 可 见 ， 加 固 后 屋 面 板 承载 力 比 加 固 前 有 大 幅 提 高 ， 加 固 后 与 加 固 前 屋 面 板 承载 力 比 值1-&加 固&)-+.)7-*.;*， 即 截 面（ 下 转 第/9页 ）;*压 强 度 和 峰 值 应 变 如 下 ：!（#$!%） （）!&$#!%&（&#&$!&!&#&$(） （$）!$#!%!（!&#&(） （)）式 中!为 约 束 混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度 设 计 值 ，!&为 约 束混 凝 土 刚 达 到!时 的 混 凝 土 压 应 变 ，!为 约 束 混 凝 土极 限 压 应 变 ，&，!分 别 为 混 凝 土 峰 值 应 变 与 极 限 应 变 。碳 纤 维 加 固 钢 筋 混 凝 土 柱 的 极 限 承 载 力 采 用 混凝 土 结 构 设 计 规 范 （*+&$&$） 中 偏 心 受 压 柱的 计 算 方 法 ， 用!替 换!，!替 换!， 即 可 得 到 大 偏 心受 压 柱 （$&$&,） 的 承 载 力 计 算 公 式 ：%#!&#!-().(*!-).（(）%$#!&（+&*$）#!-().(（+&*,.(） （）联 立 上 式 可 得 截 面 承 载 力 。对 于 小 偏 压 柱 （$&#$&,） ，%$的 表 达 式 同 式 （） ， 式（(） 变 为%#!&#!-().(*$.).（/）$.!-.（�+&*） （1）实 际 工 程 设 计 中 可 用 以 下 简 化 方 法 计 算!&+$&%（$+&*#&#%）).$.$*!($(（0）$.!-%*�%,*�（3）由 上 式 求 得%，值 后 ， 继 而 可 确 定 相 应 的 截 面 承 载力 。 表)将 按 以 上 公 式 计 算 的 极 限 承 载 力 与 试 验 值 做了 对 比 ， 结 果 说 明 该 方 法 可 以 应 用 于 工 程 计 算 。五 、 结 论 与 建 议（） 采 用 横 向 碳 纤 维 加 固 的 钢 筋 混 凝 土 偏 压 柱 ， 极限 承 载 力 和 变 形 能 力 均 有 一 定 程 度 的 提 高 ， 构 件 延 性得 到 改 善 。（$） 碳 纤 维 加 固 柱 破 坏 集 中 在 未 加 固 部 位 ， 裂 缝 细且 密 ， 说 明 碳 纤 维 有 效 地 约 束 了 裂 缝 的 发 展 ， 碳 纤 维 包裹 的 核 芯 区 混 凝 土 保 持 了 较 好 的 完 整 性 。（)） 加 固 后 柱 的 破 坏 征 兆 明 显 ， 提 高 了 柱 的 抗 震 性能 ， 碳 纤 维 层 数 的 增 加 可 以 显 著 提 高 柱 的 承 载 力 。（(） 横 向 缠 绕 碳 纤 维 加 固 偏 压 柱 的 方 法 对 小 偏 压柱 加 固 是 适 合 的 ， 但 对 大 偏 压 柱 作 用 稍 差 。 建 议 大 偏压 柱 加 固 时 在 受 拉 侧 纵 向 粘 贴 碳 纤 维 ， 同 时 横 向 纤 维可 以 作 为 锚 固 措 施 和 增 加 柱 的 配 箍 率 ， 并 采 取 措 施 增强 柱 端 的 延 性 。参 考 文 献#45!6789:;，+877?A，+8B%75%!BH!8?9?F=?8!?=!98.?=E;8E;5I?97，O5K?5.，7，3$0E$#5875!6787!9?B%!B!8?9?!H7%5?=7!?=%5,?8!6?57G，333，3/（)）E)#U，55+?67B!8?9?!BH%5?=7!?=%5,?88?5%=9F,?57G，333，3/（(）E(#赵 彤 ， 谢 剑 维 布 补 强 加 固 混 凝 土 结 构 新 技 术 大 学出 版 社 ，$&E#混 凝 土 结 构 设 计 规 范 （*+&$&$） 建 筑 工 业 出 版 社E（ 上 接 第$3页 ）图)加 固 施 工 简 图承 载 力 提 高 近)倍 。由 计 算 结 果 可 知 ， 所 需T:4 9Z$.!%Y(&Z$(&Y$&考 虑 到 计 算 图 简 化 所 引 起 的 误差 和 施 工 时 由 于 碳 纤 维 布 与 混 凝 土 粘 结 不 密 实 的 影响 ， 板 肋 两 侧 面 各 增 加 宽$&X， 即 总 宽 度 为/&为 了 保 证 所 粘 碳 纤 维 布 有 良 好 的 锚 固 ， 沿 板肋 纵 向 设)道 纤 维 布 箍 条 （ 图)） 。三 、 结 语（） 工 程 所 加 固 构 件 截 面 不 规 则 ， 采 用 碳 纤 维 布 加固 方 式 ， 不 增 加 结 构 自 重 及 截 面 尺 寸 ， 且 具 有 施 工 便捷 、 功 效 高 、 现 场 整 洁 等 优 点 。（$） 采 用 碳 纤 维 布 加 固 大 型 屋 面 板 ， 对 碳 纤 维 布 加固 构 件 进 行 了 受 力 分 析 ， 并 提 出 了 相 应 的 承 载 力 计 算方 法 ， 计 算 结 果 表 明 ， 用 碳 纤 维 布 加 固 屋 面 板 ， 能 大 幅提 高 屋 面 板 的 受 弯 承 载 力 。（)） 采 用 碳 纤 维 布 半 围 裹 方 式 加 固 板 肋 ， 可 有 效 提高 结 构 承 载 力 ， 同 时 侧 向 粘 贴 碳 纤 维 布 又 可 有 效 控 制出 现 裂 缝 的 宽 度 ， 对 裂 缝 的 发 展 有 很 好 的 约 束 作 用 。提 出 的 计 算 方 法 物 理 意 义 明 确 ， 计 算 简 便 。 加 固后 的 构 件 经 多 方 验 收 ， 均 合 格 。 又 进 行 了 为 期 一 年 的监 测 ， 在 各 种 使 用 荷 载 下 ， 加 固 部 位 无 损 坏 ， 无 明 显 变形 。 证 明 加 固 方 法 合 理 有 效 ， 可 供 同 类 工 程 设 计 参 考 。参 考 文 献#史 健 勇 ， 卢 亦 焱 ， 何 勇 等 维 布 加 固 钢 筋 混 凝 土 梁 正 截 面 承载 力 试 验 研 究 技 术 ，$&，)（/）E$#叶 列 平 ， 崔 卫 ， 岳 清 瑞 等 维 布 加 固 混 凝 土 构 件 正 截 面 受 弯承 载 力 分 析 结 构 ，$&，)（)）E)#中 国 工 程 建 设 标 准 化 协 会 标 准 维 片 材 加 固 修 复 混 凝 土 结 构技 术 规 程 （T;：$&)） 计 划 出 版 社 ，$&)E(#混 凝 土 结