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混凝土梁受弯加固设计实例——粘贴纤维加固(一)
来源: | 作者:李海乐 | 发布时间: 2024-02-07 | 89 次浏览 | 分享到:
        工程概况    

某改造项目中的某非框架梁截面为200mmx500mm,采用C20混凝土,主筋采用HRB335,受拉纵筋为5根16。改造后梁的弯矩设计值为150kN.m,原作用的弯矩设计值65kN.m。梁的抗剪能力满足要求,仅需进行抗弯加固,拟采用粘贴纤维复合材加固。
        加固计算    
加固计算采用JGTOOL软件和PKPM软件同时计算,并对计算结果进行综合对比分析,验证计算结果的准确性。

  01   JGTOOL软件计算                                          
打开JGTOOL软件的【梁加固】模块,加固方式选择“外贴纤维复合材料法”,弹出下图的计算界面。

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先输入用户自定义的构件编号,依次在原截面参数、原材料参数、内力参数中输入上面列出的工程概况信息。

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切换到碳纤维参数,依次选择纤维等级单层厚度tf

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最后点击“开始计算”按钮,在结果框中会显示加固计算的结果,并对系统默认的抗弯纤维尺寸进行验算,我们可以通过验算结果来优化碳纤维尺寸,最终选择2T-200

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点击“显示计算书”按钮,分析后同时可以得到以下几个结论:

M/Mb0=130/116.52=1.116,梁受弯承载力提高幅度11.6%,小于40%,按《混凝土加固设计规范》10.2.10条要求,说明采用碳纤维加固是可行的;
软件不仅计算了碳纤维计算的有效面积Afe=53,还考虑了厚度折减系数km=0.91,得到考虑厚度折减后的碳纤维计算面积Af=59
实际设计的碳纤维面积与考虑厚度折减后的碳纤维计算面积比值67/59=1.14,说明软件设计的加固量经济合理;
软件同时计算受弯构件所粘贴碳纤维从其强度充分利用的截面算起的粘贴延伸长度Lc=1946mm,用户在图纸绘制时应综合考虑其碳纤维的长度。
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  02   PKPM软件计算                                      
在PKPM设计工具箱中的【JDJG】模块中选择“梁粘贴纤维法”,在设计界面中输入工程概况,其中受拉纵筋面积用户需要根据实配钢筋计算填入纤维设计拉应变、纤维抗拉设计强度根据我们选择的碳纤维等级和构件重要性等级查规范获取。

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PKPM的计算书比较简单,主要提供了以下几个计算参数:
滞后应变εf0=0.008;
x=179.17mm;
构件二次受力折减系数ψf =0.331;
受拉纤维有效面积Afe=54.40mm2
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        对比验证   
对JGTOOL和PKPM计算的结果列在以下表中进行对比

    软件

  Mb0

(kN.m)

     x

  (mm)

  εf0   ψf 

   Afe

  (mm²)

   km

    Af

(mm²)

      lc

   (mm)

JGTOOL116.52178.140.0080.331530.91591946
PKPM未提供179.170.0080.3354.4未提供未提供未提供

通过上表对比,我们可以发现JGTOOL与PKPM:x计算结果相差(178.14-179.17)/179.14=-0.6%,Afe计算结果相差(53-54.4)/54.4=-2.6%相差均小于5%,分析两者有误差原因主要时计算时采用的保留位数等精确度有关,由于JGTOOL整个计算过程相对透明,经反复验证无运算错误,所以综合判断JGTOOL软件计算精度更高

        对比结果   

通过以上两种软件的对比设计,不难得出以上结论:

JGTOOL自动化程度更高,用户输入原始配筋可以自动计算配筋面积,用户在选择了加固材料信息后软件可自动计算出材料设计强度,PKPM则需要手工输入,用户一旦输入有误将影响整个设计结果

JGTOOL整个计算过程比较清晰,方便我们验证计算过程,也方便审图人员进行图纸审查,而PKPM相对过于简单,无法判断其计算准确性

JGTOOL不但的计算不但完成了加固计算,同时进行了构件鉴定、加固方式判断、加固材料设计等,能更好的用于加固设计;PKPM则过于简单,用户还需进行一定的人为判断和手工设计工作要做

JGTOOL的计算书完整详实,格式标准,能够满足施工图审查要求;PKPM计算书过于简洁,无直接送施工图审查的价值。

因此,建议大家在进行混凝土构件加固设计时,可以选用JGTOOL进行设计,能一定程度提高设计效率,有需要的可以通过以下链接获取。