《采用碳纤维片材受弯加固的设计计算》

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。

碳纤维加固计算,典型框架梁计算书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 hεcu ＋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。

碳纤维布加固计算摘要：一、碳纤维布加固计算的背景和意义1.碳纤维布的特性及应用领域2.碳纤维布加固在工程中的优势3.计算在碳纤维布加固中的重要性二、碳纤维布加固计算的方法和步骤1.计算前的基础知识和数据准备2.碳纤维布加固的计算公式3.计算过程中的关键参数和影响因素三、碳纤维布加固计算在实际工程中的应用1.应用案例一：某建筑结构加固设计2.应用案例二：某桥梁结构加固设计3.应用案例三：某工业设备修复加固设计四、碳纤维布加固计算的前景和发展趋势1.计算方法的优化和完善2.新型碳纤维布材料的研发与应用3.我国在该领域的研究进展和国际合作正文：碳纤维布加固计算在现代工程领域具有重要意义。

碳纤维布具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于航空航天、建筑、桥梁、设备等领域。

通过计算，可以准确评估碳纤维布加固的效果，为工程设计提供科学依据。

首先，进行碳纤维布加固计算前，需要掌握一定的基础知识和数据。

例如，了解碳纤维布的力学性能、抗拉强度、弹性模量等参数，以及被加固结构的尺寸、材料性能等信息。

此外，还需熟悉碳纤维布加固的计算公式，这是进行计算的前提。

在计算过程中，关键参数和影响因素的选取十分重要。

例如，需要考虑碳纤维布的厚度、宽度、层数等因素，以及加固目标、使用环境、施工工艺等因素。

只有综合考虑这些因素，才能得出合理的加固方案。

碳纤维布加固计算在实际工程中具有广泛应用。

例如，在某建筑结构加固设计中，通过计算选择了合适的碳纤维布材料和加固方案，提高了建筑的抗震性能和安全性；在某桥梁结构加固设计中，通过精确计算，选择了经济合理的加固方案，延长了桥梁的使用寿命；在某工业设备修复加固设计中，通过计算确定了最佳的碳纤维布修复方案，提高了设备的运行效率和安全性。

展望未来，碳纤维布加固计算将不断发展。

计算方法的优化和完善将使加固设计更加精确，更好地满足工程需求。

新型碳纤维布材料的研发与应用将为加固计算带来更多可能性。

摘要摘要碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）以其优越的性能在混凝土结构加固与改造中得到了较多的应用。

钢筋混凝土短梁的跨高比较小，具有较大的承载力，广泛应用于建筑工程、水利工程、港口工程、交通及市政工程等。

本文通过11根不同跨高比的碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验，探讨了跨高比、CFRP布层数、混凝土强度和纵筋配筋率对纤维布加固钢筋混凝土短梁破坏形态、极限荷载、混凝土应变、钢筋应变、纤维布应变、弯矩-曲率曲线、荷载-挠度曲线、荷载-转角曲线以及裂缝等的影响，建立了碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力、抗弯刚度和裂缝宽度的计算方法。

主要内容如下：（1）分析了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响，结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和混凝土压碎两种模式；随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加；随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加，CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。

结合本文和已有文献的试验结果，提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法，该方法也可用于CFRP布加固钢筋混凝土浅梁的受弯承载力计算。

（2）分析了跨高比对CFRP布加固钢筋混凝土短梁抗弯刚度的影响，结果表明：弯矩-抗弯刚度曲线的弯曲程度随跨高比而变化。

结合混凝土梁的刚度理论，提出了考虑跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁弯距-抗弯刚度全过程计算模型。

在此基础上，考虑剪切变形对短梁跨中挠度的影响，提出了计算CFRP布加固钢筋混凝土短梁跨中挠度的等效抗弯刚度计算模型。

（3）分析了跨高比对CFRP布加固钢筋混凝土短梁开裂荷载和裂缝宽度的影响，结果表明：随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土梁开裂荷载显著增加；使用荷载与屈服荷载比值相同时，随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土短梁的裂缝宽度减小。

碳纤维片材结构加固计算与施工方法碳纤维复合材料加固修复技术是一项新型加固技术，该项技术是将碳素纤维这种高性能材料应用于结构工程加固，利用树脂类物质使碳纤维与需要加固构件贴合，使之成为复合体，通过其与构件的共同作用，实现对结构构件补强加固，提高受力性能的目标。

标签：碳纤维；补强；复合体；加固前言碳纤维片材用于混凝土结构加固始于发达国家，目前在国内发展迅速，该复合体加固技术的研究与应用已达到一定的水平，具有成本低，施工方便的特点，广泛应用于房屋、桥梁构件的维修、加固、补强。

1 材料特点及性能碳纤维片材具有很高的抗拉强度，约10倍于普通钢材，比普通钢筋弹性模量高；材质本身柔性好，便于裁剪，易于加固操作，加固施工无需任何夹具、模板，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝；耐腐蚀及耐久性能好；自重轻（约200g/m2），密度只有普通钢材的1/4；基本不增加结构自重及截面尺寸；相对其它加固方法比较，碳纤维加固施工简便，不需大型施工机械及周转材料，可操作性好，施工周期短。

2 适用范围碳纤维片材结构加固技术广泛适用于各种形式的钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固补强。

3 加固技术原理碳纤维补强加固原理是采用碳纤维片材，配制专用的粘贴树脂胶将其粘贴在处理后的加固构件表面，胶体固化后与需加固构件组合成复合整体共同受力，达到构件加固目的。

结构加固采用的碳纤维片材，其性能指标要求具有较高的抗拉强度、弹性模量、延伸率等，在施工性和使用耐久性方面要求有较好的密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等；专用树脂包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，底层树脂、找平树脂的作用是为了提高碳纤维的粘结效果，粘结树脂的使用是为了使加固片材和加固构件能够复合为一个整体，共同作用，起到增强构件的抗弯、抗剪承载力，使结构构件得到加固、补强。

4 计算方法4.1 基本假设假设碳纤维加固截面应力-应变关系符合平截面及线弹性；碳纤维片材较薄，认为其中心距梁顶的距离与梁高相等。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝碳纤维楼板加固计算书＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一;基本数据楼板宽度b＝1000mm 楼板厚度h＝180mm混凝土标号＝c35 钢筋级别＝HRB400砼抗压强度设计值f c＝16.7N/mm2钢筋强度设计值f y＝360N/mm2受拉钢筋面积A s＝100mm2 受压钢筋面积A s'＝100mm2as＝15mm as'＝15mm二;加固设计数据粘贴碳纤维类型＝高强1号碳纤维设计强度f cf＝2300N/mm2碳纤维弹性模量E cf＝230000初始弯矩M 0k＝12.11kN-m 加固弯矩M cf＝23.76kN-m考虑二次受力影响受拉钢筋配筋率ρte＝A s／A te＝0.001计算系数αf＝0.7钢筋滞后应变εi ＝αf·M 0k／(E s·A s·h0)＝0.01891三;计算过程截面有效高度h 0＝165mm计算梁截面加固前的极限弯矩χ1＝(f y·A s - f y'·A s')／(f c·b)＝0mm取χ1＝30mmM u＝f c·b·χ1·(h0 - 0.5χ1)＋f y'·A s'·h0＝84750000N-mmM cf／M u≤1.4 满足加固规范要求;由平衡方程ΣM＝0 得到χ＝h-sqrt［(h2 -2·(M cf+f y·A s·(h -h0)-f y'·A s'·h0)／(f c·b)］＝ 27.6mm取χ＝28mm混凝土极限应变εcu＝0.0033系数ξb＝0.8／［1+f y／(εcu·E s )］＝0.517混凝土板是一般构件取ξfb＝0.85ξb＝0.44χ/h 0≤ξfb满足要求计算碳纤维强度利用系数:ψcf＝( 0.8εcu·h／χ -εcu -εi )／0.01＝-0.48取ψcf＝-0.48由平衡方程Σχ＝0 得到A fe＝(f y'·A s'+ f c·b·χ-f y·A s)／(ψcf·f cf) ＝-454.24mm2碳纤维厚度t cf ＝0.167mm , 碳纤维层数n＝2碳纤维厚度折减系数K m＝1.16-n·E cf·t cf／30800 ＝0.93取K m＝0.9A cf＝A fe／K m＝-504.71mm2需要设置的碳纤维宽度B1＝A cf／(t cf·n)＝-1427mm碳纤维粘结延伸长度计算粘结强度设计值f1＝0.4·f t＝0.634N/mm2取f1＝0.62N/mm2L1＝1.45·f cf·A cf ／(f1·B1) + 200＝1548mm四;结论本混凝土楼板抗弯强度经计算应加固后使用,每米楼宽需设置碳纤维:厚度0.167mm,层数2层,合计宽度B1＝-1427mm; 碳纤维粘结延伸长度为L1＝1548mm。