碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算

碳纤维梁加固计算书一、基本资料1．设计依据:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）《混凝土结构加固技术规范》（GB 50367-2006）（以下简称加固规范）图纸所提供的相关数据2．问题类型:因荷载增加原有混凝土梁承载力不足，需进行加固处理，加固方式采用碳纤维布。

3．梁底受拉碳纤维片材参数:碳纤维布等级：Ⅰ级弹性模量E cf = 2.30 × 105 MPa (见加固规范表9.1.6-1)抗拉强度设计值f f = 2300.00 MPa (见加固规范表9.1.6-1)单层厚度t cfv = 0.167 mm重量：300g/m2不考虑二次受力二、计算结果1. KL3梁荷载增加后缺筋面积为750mm2，采用等强代换原则换算碳纤维布粘贴尺寸：HRB400钢筋抗拉强度设计值：360N/mm2碳纤维布抗拉强度设计值：2300 N/mm2缺筋面积*钢筋抗拉强度设计值≤碳纤维布厚度*宽度*碳纤维布抗拉强度设计值750*360≤0.167*宽度*2300宽度≥702.94KL3梁截面尺寸为400*900，结构梁宽度为400不能满足碳纤维布粘贴宽度，考虑粘贴双层碳纤维布，计算碳纤维布多层粘贴折减系数：（见加固规范9.2.4-2）折减系数=1.16-(粘贴层数*弹性模量设计值*单层厚度)/308000≤0.9=1.16-(2*230000*0.167)/308000=0.91折减系数=0.9750*360≤0.167*宽度*2300*0.9宽度≥781.05KL3梁宽度为400mm，碳纤维布粘贴双层面积：2*400=800≥781.05，满足强度要求。

碳纤维布(cfrp)加固混凝土梁正截面抗弯设
计方法
碳纤维布(cfrp)加固混凝土梁正截面抗弯设计方法是指利用碳纤维布对混凝土梁进行加固，提高其承载力和抗震能力的一种方法。

具体设计方法包括以下步骤：
1.确定梁的几何尺寸和材料力学性能参数。

2.按照设计要求和规范确定梁的受力状态和荷载。

3.根据梁的受力状态和荷载，计算梁正截面所需的抗弯强度。

4.根据加固前后的梁截面形态和受力状态，确定碳纤维布的加固定位、数目和布置方案。

5.根据设计要求和规范计算碳纤维布的强度和刚度。

6.利用碳纤维布与混凝土之间的粘结作用，计算碳纤维布对梁强度的贡献。

7.综合计算梁与碳纤维布的受力状态，确定加固后梁的正截面抗弯强度。

8.根据设计要求和规范，检查梁的受力状态和碳纤维布的应力与应变。

通过上述设计方法，可以对混凝土梁进行有效的加固，提高其抗弯强度和抗震能力，达到预期的设计要求和效果。

碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的计算方法1计算原理碳纤维增强混凝土梁的挠度计算，应用分析法，利用等效线性模型法进行估算。

根据矩形受压梁、工字形梁、受弯梁等各种状态下的挠度公式，可以得出碳纤维混凝土梁的挠度公式如下所示：δ＝K1×β⁄K2+δg；其中K1、K2和δg分别表示梁的挠度系数，碳纤维比例系数和零碳纤维材料挠度；2抗拉提高数值碳纤维布加固钢筋混凝土梁，其不同抗拉值可以显著提高碳纤维混凝土梁的抗弯性能，因此获得更小的挠度。

碳纤维与普通钢筋混凝土梁相比，由于碳纤维拉伸弹性模量大，因此抗拉强度也会增强，这就使得碳纤维混凝土梁的挠度显著减小。

3普通钢筋和高强钢筋的影响碳纤维加固的混凝土梁可以采用普通钢筋或高强钢筋，前者一般为A3钢筋，后者为A7钢筋。

A3钢筋的抗拉强度一般为400Mpa，而A7钢筋的抗拉强度一般能到500Mpa。

因此，采用A7钢筋——即高强钢筋时，由于其弹性模量更大，抗拉强度也更大，碳纤维混凝土梁的挠度会比采用普通钢筋的情况更小。

4水灰比的影响计算水灰比对混凝土梁的抗弯强度有重要影响，水灰比越低，混凝土的强度越高，梁的抗弯强度也越大，抗压强度也更高。

而当施加钢筋等外加力时，低水灰比水泥拌合物比较均匀，结构性能也更优越，可既降低收缩应力，抑制水平/垂直线收缩、梁挠度，又增加自重荷载强度，提高梁的安全系数和承载力。

5计算方法计算碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的方法：首先，确定梁的几何形状及尺寸；其次，根据尺寸及力学原理，确定梁的抗弯性能及挠曲性能；再次，根据试验和计算结果来确定梁上碳纤维布的数量、拉力及钢筋的数量、抗拉值等；最后，根据以上参数，计算各种状态下梁的挠度。

从以上可以看出，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁时，采用适宜的拉伸强度、结构尺寸以及水灰比的设计，都有助于大大降低梁的挠度，提高钢筋混凝土梁的结构强度。

碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算一、工程信息工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人:审定人: 负责人:日期: 2011年11月9日加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀，梁钢筋锈蚀严重，需恢复原结构承载力，消除结构病害。

二、依据规范《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)①《混凝土结构加固设计规范》(GB50367－2006)②三、示意图四、计算信息1. 原构件信息截面宽度: b＝300mm截面高度: h＝900mm混凝土等级: C20受拉钢筋等级: HPB235受压钢筋等级: HPB235受拉钢筋面积: A so＝2946mm2受压钢筋面积: A so'＝226mm2受拉钢筋合力点到边缘距离a＝35mm受压钢筋合力点到边缘距离a'＝35mm受拉钢筋排数1排2. 加固信息纤维名称: 织物二级结构等级: 重要构件纤维厚度: t f＝0.167mm纤维层数: n f＝3层板材类型: 现场粘贴板梁两侧粘贴纤维高度: h c ＝9003. 荷载信息是否考虑二次受力: 计算初始弯矩: M ok ＝50kN.m设计弯矩值: M ＝500kN.m五、计算系数1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo ＝210N/mm 2受压钢筋抗拉强度 f yo '＝210N/mm 2受拉钢筋弹性模量 E s ＝210000N/mm 22. 混凝土抗压强度 f co ＝9.60N/mm 2混凝土计算系数 α1＝1.03. 碳纤维复合材设计计算指标纤维抗拉强度设计值 f f ＝1600M pa纤维弹性模量 E f ＝230000M pa纤维抗拉应变设计值 εf ＝0.007M pa4. 混凝土净高 h o ＝865mm六、计算1. 原受弯构件加固前相对受压区高度ξb ＝β11＋f yo E s εcu ＝0.6142. 原混凝土受压区高度 【7.2.1－2】①x ＝A so f yo －A so ' f yo 'α1 f co b ＝2946×210－226×2101.00×9.6×300＝198.33mm3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1－1】①M 1＝α1 f co b x (h o －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a ')＝1.0×9.6×300×198.33×(865－198.332)＋210×226×(900－35) ＝478.50kN.m ＜M ＝500.00kN.m需要加固4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2－1】①A te ＝0.5 b h ＝0.5×300×900＝135000mm 25. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数ρte ＝A so A te ＝2946.00135000.00＝0.022 σ0＝M ok 0.87×A so ×h o ＝0.00 αf ＝1.04查表【9.2.8】②6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值εfo ＝αf M ok E s A so h o ＝ 1.04×50000000.00210000.00×2946.00×865＝0.00017. 纤维复合材厚度折减系数采用现场粘贴, 根据【9.2.4－2】②K m ＝1.16－n f E f t f 308000＝1.16－3×230000×0.17308000＝0.798. 纤维布折算面积A fb ＝2 h c n f t f ＝2×900×3×0.167＝901.80mm 2A fl ＝ηf A fb ＝0.00×901.80＝0.00mm 2A f ＝b n f t f ＋A fl ＝300×3×0.167＋0.00＝150.30mm 2A fe ＝A f K m ＝150.30×0.79＝118.12mm 29. 加固后受压区高度和纤维实际应变联立下列规范公式求出加固后受压区高度和纤维实际应变M ≦α1 f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a')－f yo A so (h －h o ) 【9.2.3－1】②α1 f co b x ＝f yo A so ＋ψf f f A fe －f yo ' A so ' 【9.2.3－2】②(0.8εcu h x)－εcu －εfo εf ) 【9.2.3－3】②x ≧2a' 【9.2.3－4】② εf '＝0.008ψf ＝0.8 εcu h εcu ＋εf '＋εfo ＝0.8×0.0033×9000.0033＋0.008＋0.0001＝207.06≧2 a _＝2×35.00＝70.00满足要求10. 根据受压区高度判断梁的破坏形态 【9.2.3－3】x h ＝207.06900.00＝0.23≦ξbψf ＝εf 'εf ＝0.0080.007＝1.15＞1.0 准适筋梁, 建议重新设计11. 加固后最大承载力 【9.2.3－1】②M u2＝αf f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h o －a ')＋E f εf ' A fe (h －h o )＝1.04×9.6×300×207.06×(900－207.062)＋210×226×(865－35)＋230000×0.007×118×(900－865)＝541.52kN.m M u2≧M 弯矩满足12. 纤维复合材粘贴延伸长度b f＝b×n f＝300×3＝900mml c＝f f A ff fv b f＋200＝1600.00×150.300.44×900＋200＝807.27mm七、结论原结构承载力M ok＝50.00kN.m 设计弯矩M＝500.00kN.m 加固后弯矩承载力M u2＝541.52kN.m 加固后梁破坏类型准适筋梁粘贴纤维截面面积A fe＝118.12mm2加固是否满足要求满足。

碳纤维梁加固计算书项目名称_____________构件编号_____________日期_____________设计_____________校对_____________审核_____________一、基本资料1．设计依据:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）2．问题类型:根据碳纤维片材求承载力3．截面参数:截面宽度: b = 300.00 mm截面高度: h = 500.00 mm受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2受压钢筋面积A's = 0.00 mm2受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2混凝土: C15轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm24．梁底受拉碳纤维片材参数:弹性模量E cf= 1.40 × 105 MPa抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa粘贴层数n cf = 1单层厚度t cf = 0.111 mm梁底碳纤维片材的宽度 = 300.00 mm梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i= 20.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数:粘贴层数n cfv = 1单层厚度t cfv = 0.111 mm弹性模量E cfv= 1.40 × 105 MPa条带宽度w cf = 100.00 mm条带净间距s cf = 100.00 mm侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm加固方式: 封闭粘贴, 碳纤维片材受剪加固形式系数 取1.00荷载形式: 集中荷载(包括集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),集中荷载至支座距离为600.00mm 6．箍筋参数: 箍筋直径 6mm 箍筋肢数 1箍筋间距 150.00mm箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值 f yv = 210.00 N/mm 27．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．加固前构件在初始弯矩作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变 i:考虑二次受力, i 按规程4.3.4中各式计算: h 0 = h - a = 500.00 - 25.00 = 475.00 mmsi =M iA s · h 0 = 20.00×1061017.88 × 0.87 × 475.00= 47.55 N/mm 2受拉钢筋拉应变不均匀系数:= 1.1 - 0.65f tksite= 1.1 - 0.65 × 1.2747.55 × 0.0136 = -0.179< 0.2根据《GB50010-2002》8.1.2的规定, 当 < 0.2 时, 取 = 0.2。