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5?.4 受压构件加!。固,
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5.【。4.1 《 混凝土在竖向【荷载作?用下当侧向》变形受到限制时称其!为约束混凝》。土当约束材料为【复材时称其为—。复材约束混凝土混】凝土经复材约束【后其:强,。度,和延性?均可得到提高在圆】形截面中由于混【凝土受?到均:匀约束作《。。用,复材的约束效果最好!在矩形截面》中,由于约束应力—在截面?上,的分布不《均匀:且在截面角部—将,产生应力集》中现:。象因而复材》的约束作《用较:弱因此在用复—材进行加固之前必须!对矩形截面进行倒】角处理以提》高复材?的约束作用》。进行倒?角处理时倒角半径】受混凝土保护层【厚度的?控制但应满足—本条有关《规定对截面长度【超过600mm的大!尺寸柱尚应将—截面的?四边改?为浅圆弧形(得到的!。截面称为圆弧化处理!截,面):条件允许时也可在】粘贴纤维《布前将矩形》(正方形)》。截面改变《为椭圆形(圆形)】截面(?称为:改形:处,理截面)以》明显提高加》固,的效果改形》处理截面施工时可】先对现有《混凝土柱《进行倒角处理按【要求的截面形状制】作模板模板定—位后在柱与模板【之间填充强度不【低于原混凝土强【度的混凝土或砂浆】待,混凝土达到一定强】度后拆模进行纤维布!缠绕加固进行—圆弧化处理时—理论上矢《高越:大、截面《形状越接近圆—。。形时复材的约束【效果越好但考虑到用!。过厚的水泥砂浆层】将导致施工不便且截!面尺寸?增,加过大?因此:在,实际施工《时圆弧的矢》高不宜过大但应【满足本条有》关规定试验》结果显示当》圆,弧的矢?跨比不小于1—。/20时圆弧—化处理能够有效【地提高截面的轴【向承载力
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5.4.—2 复材约束混】凝土随纤维力学【性质及纤维包—裹量的变化其应力】-应变关系和破坏特!征,有较大差别本标准】用,约束刚度《。参数βj《为指标?以反映纤维用量、纤!维和混凝土的力学】指标:及截面尺寸的—影响实验《结果表明当》βj≤βjb—时应力-应变曲【线存在?下,。。降段包裹纤维的断】。裂,。通常发生在峰值应力!之后;β《j>βjb时则应力!-应:变曲:线,。无下降段并呈—近似双线性》关系包裹纤》维断裂?。时达到复材》约束混凝《土的强?度极限前者》。称为:弱约:束后者称《为强约?束约束刚《度界:限值:。β,jb是?根据所搜集到的【大量试验结果—确定的
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采!用复材约束加固钢】。筋混凝土受压构件】可,。。以达:到,两个主要目的①【提高构件的极限承】载力;②提高—构,件的延性改善其抗】震,性能当混凝土—处,于弱约束状态时虽然!混凝土的延性可以】有较大程度》。的提高但是混—凝土抗压强度的【提高很小可忽—略不计在此种情【况下虽然通》过,混凝土延性的增【加也:。可获得一定的构件】极限承?载力的提高但通过这!。种方式获得的—构件极限承》。载力的提高极为【有限:因此弱?约束主要应》用于提高构件延性】改,善构件抗震》性能当以提高—构件的极限承—载力为?主要目?的,时要求混《。凝土处于《强约束状态即通过】提,高混凝土《抗压强?。度的方?。式来提高构件—的极限承载力
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当构件】过于细长时》由于二阶效应—的,存在:使得通过复材—约束来获得》构件极?限承载力提高—这一加固方》。法,的有效性及》经济:。。性降:低因此复材约束加】固不应用于》过于细长的钢筋【。混凝土受《压构件本《条对构件的长细比】进行了限制》
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《 在正常—使用状态下钢筋【混凝土柱承》受外荷载《的能:力不应依赖复材的】。约束效应因此—。。在正:。常使用状态》下应保证混凝土的】压应变较小本—标准取其限值为【0.0?。02此?时复材的环向应【变很小对混凝土起】到的:约束作用可忽略不计!此外纵向《钢筋不应屈服在上述!规定下进行截面【分析:。表明当混《凝,土的强度提高在【本标准公式》(5.4.2-2)!规定:范围内时若构件已】符合承载力极—。。限状态下的各项规】定那么?无须再对《其进行正常》使用极限状态下的验!。。算
【。5.4.4 复材!强约束?混凝土的应力—。-应变曲线呈近【似双:线性关系第》一段应力-》应变曲线《形状与无约束混【凝,土相似第二》段应力-《应变曲线可近—。似看:作直线本标准采用二!次抛:物线加直线分—段,式模:型该模型是建立在以!。下假设之上的—①应力?-应:变曲线由两部分组成!第一部?分为:二次:抛物线第二部分为】直线;②《复材:约束混凝土的—初始:弹性模量(原—点切线弹性模量【。。)与无?约束混凝《土的弹性模量—相等;③《抛物线方程应反映】复材约束对该段应力!-应变曲《线的影?响;④两段应力【-应变曲《线光:。滑连接即在两段曲】线连接?处其一阶导数—连续;⑤第二部【分的直线与纵坐标(!纵向应?。力)的交点为—无约束混《凝土:的,强度:基,于以上假设得到公】式(5.4.—4-1?)~公式(5.【4.4?-3)?当约束力为》零时(不包复材时)!该模:型可:以退化到原国家【标准混凝土结—构设计规范》G,BJ 10-8【9所采用的无约束】混凝土模型;当混凝!土,强度等级不大于C】。50:。。时该模型也》可以退化到现行国家!标准:混凝:土结构设计规范【GB ?50010》。所采:用的无?约束混?。凝土:模,型
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《。 本条规定了【f,cc/fc≤—1,.75即通过复材约!。束获得的《混凝:土抗压?强度的提高不应【超过75%》。这是因?为当:混凝土抗压强度提】高过大时①构件【破坏可能非常—突然;②由于混【凝土的极限压应变】。提,高很大导致二阶【效应更为显》著(构件横向变【形,过大)
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5.4《.5、5.4.【6 ?本条规定了复材【约束混凝土的轴【心抗:压,强度设计《值和极限压应变设计!值的计算圆形—截面、矩形截面和】椭圆形(改形处理】矩形)截面的计算公!式主要依《据相关科研》单位的研究成果;圆!。弧化矩形截面的计】。算公式主《要依:据香港理工大—学及哈尔《滨工业大学的—研究成?果上述公式考虑了约!束材料的刚度及变形!能力对混凝》土强度及延性提高】的影响
! 《现有的圆形截面【强约:束混:凝土试件的大量试】。验结:果表:明由于受到》。混凝土变形的不【均匀性?、复材纵向应—。。变、:截,面等因?素的影响试件破坏时!的纤维拉断应变【平,均值明显小》于由:标准拉伸试验获【得的拉断应变且纤】维拉断应变平均【值的离?散性较大因此—本标准建《议采用试验的方法】来确:定纤维拉断应—变特征值标》准试验方法见本标准!附录:。F
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5.4.8【 在计入》附加偏心距》后可将轴心受压【构件视为偏心受【压构件?的特例其正截面受压!承载力计算与偏【心受压构件正截面】受压承载力计算相统!一
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5》.,4.9 现行【国家标准混》凝土结构设》。计规范GB 5【0010中对于混】凝土强度《C50以下》圆形截面《偏,压构件取受压区【高度为按平》截面假定所确定的】中和轴高度的0【.8倍受压区内【混,凝土应力值取为混】凝土强度即α—1=1β1=0.】。8根据相关研—究结果上《述取值并不适用于】复材约束《。加固钢筋《混凝:土偏:。压柱因为α1、β1!的值应随着混凝土】所受约束程度的变化!。而变:。化在保证计算—。精度的前《提下:为简化计《算对强约束》。混凝土?可取β1《=0.9
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5.4.11】 复材约》束,加固圆形截》。面偏:心受压构件》正截面承载》力计算计算》公式:体现了复材的约【束,作用但其原理与现行!国家标?准混凝土结》构设:计规范G《B 50《010?中相应公式相同【值得说明《的是设计公》式同样适用于—柱,。两端偏?心距不同《的情况?考虑复材《约束作用后》对,αc及α《t的取值做出—了相应调整该计算公!式及公式(5—.4.12)—。均基于中《和轴在截面内的假】定按正文规》定构件的《最小偏心距》不小于本标准第【5.4.8条规【定的附加偏心距因此!在通常情况下该假定!是正确的《但是当计算表明中】和轴在截面外时本标!准公式?(5.4.》11)和公式(5】。。.4.12)不【再适:用此时应采用精确】。的截面分《析方法进行设计【
5【.,。4.12、5.4.!1,3 ?复材约束《。加固矩形截面(【包括圆弧化处理矩】形,。截面及改形处—理矩形截面的等【效矩:形截面)偏心受压构!件正截面承载力【计算计算公式体现了!复材:的,约束作用但其原理】与现行国家》标准混凝《土,结构设计规范GB !50:010?中相应公式相—同,设计公?式同样适用于柱【。两端偏心距不同的情!况,由于对复材约束【加固矩?形截面、《圆弧化处理矩形截】面及改形处理—矩形截面双向—偏心受压《构件的?研,。究尚:不充分本标》准未:给出:双向偏心受压构【件的计算公式本【标准第5《.4.12条~第5!.4.14条仅适】用于:单向偏心受压构件】
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5.4【.14 复材约束!加固钢筋混凝土受压!构件的偏心距增大】系数的计算当满足公!式(5.4.1【4-4)时由二阶】效应引?。。。起的柱承《。载力降低在5%以内!因此认为《在该范围内二阶效应!可忽略?不计无须计算—偏心距增大系数【相应的受《压构件称《为短柱?否则称为长柱长柱】设计时需《。。考虑二阶效应的影】响偏心?距增大系数可按公】式(5.4.14】-,1)~公式(—5.:4.14-》3)计算
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》 短柱、长柱!的判别长细比称【为短柱的长细—比限值该值由公【式(5.《4.14-4)【规定无约束钢筋混凝!土,柱的短柱长》细比限值主要与【柱端:部偏心距比值e1】/e2?以及偏心率》e2/h有关—相关:科研单位近》期的研?究结果表明复材【约束放?。大了二阶《效应的作用因此对】于复材约束加固钢】筋混凝土柱其短柱】长细比限《值尚需考虑》复材:约束作用的影响公】式(5?.4:.14-4》)考虑?了上述因素该式的分!子部分为无约束钢筋!混凝土柱的》长细比限值分母部分!则考虑了复材约束对!长细比限值的影响需!要说明的是现—行国家?标准混凝土结构【设计规范GB 50!01:0中关于长细比限】。。值的:规,定仅考虑了柱两端偏!。心距相等的情况且】忽略了偏心率的【影响:是较为保《守的在无《复材约束且柱两端偏!心距相等时由公【式(5.4.14】。-,4)得出的短柱【长细:比,限值与现《行国家标准混—凝土结构《设计规?范GB 50—。01:0中关于偏心—受压构件《的,短柱长细比限值规定!一致
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