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6:00mm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1/2—0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β—。j≤: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;βj>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βjb是根—据所:。搜集:到的:大量试?验结果确定的—。
【 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!.,002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
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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GBJ— 10-89所采用!的无:约,。束混凝土模型;【当混凝土强》度等级不大于C50!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 》。5,0010所》采用的无《约束混凝《土模型
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本【条,。规定了fcc/【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)
】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
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? 《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 50》010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α1=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
!5,。.4.1《1 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,GB ?50010》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αt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
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5.4.12、】5.4?。.13 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 5—0010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.!。1,2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.!4.1?4-4)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? ,。50:010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 50010】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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