導(dǎo)語：混凝土構(gòu)件計算管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：碳纖維作為一種新型加固材料，正日益廣泛的應(yīng)用到工程項(xiàng)目中來。近幾年來,日本和西方一些國家的研究人員進(jìn)行了大量的研究。對纖維類材料抗剪加固的研究,最早是由麻省理工學(xué)院的Berset教授負(fù)責(zé)進(jìn)行的,他所使用的材料是玻璃纖維。Berset教授對混凝土梁的加固方法是,在梁的剪彎區(qū)段內(nèi),用環(huán)氧類粘接劑將玻璃纖維織物粘貼到梁的兩個側(cè)面,從而達(dá)到抗剪加固的目的。Berset教授根據(jù)試驗(yàn),還提出了一個模型,他認(rèn)為纖維類材料對混凝土梁抗剪性能的作用與箍筋相類似,作用的大小取決于試驗(yàn)中纖維材料所能達(dá)到的最大應(yīng)變。

關(guān)鍵詞：碳纖維混凝土受剪承載力桁架-拱模型

碳纖維作為一種新型加固材料，正日益廣泛的應(yīng)用到工程項(xiàng)目中來。近幾年來,日本和西方一些國家的研究人員進(jìn)行了大量的研究。對纖維類材料抗剪加固的研究,最早是由麻省理工學(xué)院的Berset教授負(fù)責(zé)進(jìn)行的,他所使用的材料是玻璃纖維。Berset教授對混凝土梁的加固方法是,在梁的剪彎區(qū)段內(nèi),用環(huán)氧類粘接劑將玻璃纖維織物粘貼到梁的兩個側(cè)面,從而達(dá)到抗剪加固的目的。Berset教授根據(jù)試驗(yàn),還提出了一個模型,他認(rèn)為纖維類材料對混凝土梁抗剪性能的作用與箍筋相類似,作用的大小取決于試驗(yàn)中纖維材料所能達(dá)到的最大應(yīng)變。

此后,更多的人開始了這方面的研究,研究主要集中與以提高混凝土梁斜截面承載力為目的的斜截面加固。眾多的研究認(rèn)為,纖維類材料對鋼筋混凝土梁斜截面承載力的提高作用明顯,而且所起的作用與箍筋類似。

眾多文獻(xiàn)和試驗(yàn)結(jié)果均表明碳纖維布在混凝土構(gòu)件中的受剪承載力的發(fā)揮類似于箍筋。以下將基于"桁架一拱"模型,從理論上推導(dǎo)鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪承載力公式,并分析外包碳纖維布所發(fā)揮的作用,從而得到碳纖維布加固鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力的建議公式。

1.桁架模型

桁架機(jī)構(gòu)的計算簡圖如圖1所示。AGF區(qū)為斜裂縫帶,存在有一定角度功的斜壓應(yīng)力場。由于外包碳纖維布的存在,對混凝土有約束的作用,所以在斜裂縫區(qū)域,桁架模型中混凝土壓桿實(shí)際受壓的有效面積增大,近似認(rèn)為全截面受壓。

圖1桁架機(jī)構(gòu)計算簡圖

定義桁架機(jī)構(gòu)的箍筋有效配箍率為：

(1)

碳纖維布的折算配箍率為：

(2)

是指穿過范圍內(nèi)碳纖維的橫截面積。

考慮到碳纖維布應(yīng)力發(fā)揮的不均勻性，碳纖維布強(qiáng)度折減系數(shù),即取碳纖維布在發(fā)揮作用時的實(shí)際強(qiáng)度為。

在圖1中沿直線AG取剖面，取下半部分隔離體得到圖2，取上半部分得圖3，由圖2，桁架模式中承擔(dān)剪力為：

①

圖2桁架模式的剪力平衡

由圖3,得：

②

由上兩式①+②解出，同時考慮到得到下式

(3)

圖3桁架模式的截斷

考慮到較小時剪力傳導(dǎo)困難，取從而可以得到，由箍筋和碳纖維布即拉桿來衡量的桁架模式承擔(dān)的剪力由下式給出。

(4)

其中，

(5)

同時，由圖3的平衡條件可得，

(6)

其中，當(dāng)箍筋和碳纖維布均充分發(fā)揮作用時，桁架機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的混凝土斜向壓應(yīng)力為，

(7)

2、拱模型

拱模型的簡化模型如圖4所示。

圖4簡化的拱模式

由平衡條件可得，拱模式承擔(dān)的剪力為，

(8)

(9)

對于的構(gòu)件，可以用下列進(jìn)行簡化計算，

(10)

二、受剪承剪力的計算公式

對于鋼筋混凝土構(gòu)件而言，當(dāng)其達(dá)到極限受剪承載力時，混凝土中的壓應(yīng)力達(dá)到混凝土軟化抗壓強(qiáng)度。下面以此條件來確定桁架模式、拱模式在混凝土中所起的作用，從而推倒基于桁架－拱模型的受剪承載力計算公式。（不考慮軸力）

混凝土中的壓應(yīng)力由兩部分組成，即桁架模式中的壓應(yīng)力和拱模式中壓應(yīng)力。構(gòu)件的極限狀態(tài)由下式確定，

(11)

當(dāng)箍筋和碳纖維充分發(fā)揮作用時，由上面的分析知，桁架模式承擔(dān)的剪力為，

(12)

桁架模式中的壓應(yīng)力為

(13)

代入式（11），得到拱模式中的壓應(yīng)力為，

(14)

由式（8）和（14）可得，拱模式承擔(dān)的剪力為，

(15)

將桁架模式和拱模式合并，得到受剪承載力計算公式為，

(16)

整理得，

(17)

當(dāng)箍筋和碳纖維沒有充分發(fā)揮作用時，即僅桁架模式中的混凝土壓應(yīng)力就已達(dá)到軟化抗壓強(qiáng)度，即，拱的作用被認(rèn)為完全消失，受剪承載力由桁架模式單獨(dú)承擔(dān)。由式（6）可得，受剪承載力計算公式為，

(18)

故實(shí)際中構(gòu)件的受剪承載力由式（17）和式（18）的最小值確定。

以上關(guān)于碳纖維布加固鋼筋混凝土構(gòu)件受剪承載力公式僅是從理論上進(jìn)行了推導(dǎo)，還需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以論證。另外，公式推導(dǎo)中未考慮軸壓比的影響，也需要進(jìn)一步的完善。

參考文獻(xiàn)：

1.崔欽淑，康谷貽，“鋼筋混凝土梁極限受剪承載力計算模型”，《工程力學(xué)》增刊，1995年

>2.肖建莊，秦燦燦，劉祖華，朱伯龍，“鋼筋混凝土梁抗剪加固試驗(yàn)研究”同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，Vol.27，No.4，1999年

3.趙樹紅等，“碳纖維布加固鋼筋混凝土柱受剪性能試驗(yàn)研究”，工業(yè)建筑，Vol.30，No.2，2000年