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碳纤维围束能否用于柱轴压比超限的加固?
来源: | 作者:李海乐 | 发布时间: 2024-02-07 | 89 次浏览 | 分享到:

碳纤维围束能否用于柱轴压比超限的加固?这是前一段时间群里讨论的一个比较有意思的话题,群友们分析的也都很有道理,今天在这里稍微展开聊聊,供更多的人参考讨论,寻求更多解决问题的途径。


 
轴压比超限的处理手段



混凝土柱的轴压比判断可以用以下的公式来表示:

μ=N/(fcA)≤[μ]

其中]用来表示轴压比的限值。通过以上的公式我们不难看出,在内力不变的情况,我们可以从以下三个方面进行调整解决轴压比超限的问题:

(1)提高混凝土轴心抗压强度设计值fc从而降低轴压比;

(2)增大柱截面面积从而降低轴压比;

(3)提高轴压比限值[μ]

找出了解决问题了的途径,我们下面就看看碳纤维围束加固到底能通过哪种路径来实现。


 
碳纤维围束解决问题的途径


先来聊聊什么是碳纤维围束加固,碳纤维围束加固是围绕混凝土构件环向粘贴碳纤维布构成环向围束的加固方式,形象点讲就是在柱子上缠上了几圈胶带。

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我们分别再来分析碳纤维围束加固能不能达到上面说的三种途径。

  01   能否提高fc? 

我们打开《混凝土加固设计规范》10.4节或许能找到点答案,这一节主要是采用环向围束法加固轴心受压构件的相关规定。

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通过以上的混凝土受压构件加固后的承载力验算公式,我们不难发现以上公式相对于普通钢筋混凝土轴心受压构件的承载力多出了个4σlσl在规范中称之为有效约束应力),那么我们可不可以就把fc0+4σl看成是环向围束法加固后混凝土轴心抗压强度的提高值呢?笔者认为应该是可以的,这是什么原理呢,相信很多朋友应该已经想到了,我们先再看看规范中以下这句话。

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没错,在这种不间断的环向围束约束条件下,混凝土是处于三向受压状态的,混凝土的抗压强度是能得到有效提高的,规范条文说明还特意说明了其原理与配置螺旋箍筋的轴心受压构件相同

这样看来,环向围束法加固是可以提高fc的,这个途径应该是有效的。

  02   能否增大截面面积呢? 

这个因素我想不用多说了,基本可以忽略了


  03   能否提高轴压比限值[μ]呢? 

我们先来看看《建筑抗震设计规范》中能有效提高轴压比限值的方式。

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再来看看条文说明:

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其实抗震设计规范中提到的一系列通过提高箍筋设置要求增强结构延性,提高轴压比限值的措施,本质上还是利用箍筋的约束能力提高混凝土抗压强度和极限变形能力,只是这里换了种方式,没有考虑去提高混凝土强度,而是去提高轴压比限值。这样看来,这种采用强度是钢材差不多10倍的碳纤维无间断环向围束加固应该也是可以提高轴压比限值,某种程度上来说可能还要强于箍筋加强措施,当然这个要通过进一步的实验研究确定。




 
设计建议



写了这么多,设计时究竟该采用哪种途径来解决呢?幸好在新实施的《纤维增强复合材料工程应用技术标准》GB50608-2020中给出了答案:

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看来新的规范是采用了途径1的方式来解决了此问题。通过以上的分析我们既明白了原理,也找到了规范出处,以后碰到类似问题处理起来应该会更得心应手。但是规范给出的公式还是挺复杂的,不利于手算,我们的JGTOOL软件后续也会补充影响的计算内容。


以上内容仅代表个人观点,作者水平所限,旨在抛砖引玉,欢迎提出更多更好办法解决此问题,欢迎留言讨论!