CN215055611U - 混凝土受弯构件正负弯矩加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，在受弯构件的正弯矩区和负弯矩区分别布置有一定数量的预应力碳纤维板，且在弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板上分别施加有一定吨位的张拉预应力。正弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板可选择通长张拉或分段张拉。本实用新型的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，可使用预应力碳纤维板同时对构件正、负弯矩进行加固，避免了使用钢绞线操作复杂、后期维护成本高的缺陷，又解决了碳板不可弯折的难点；通过设计不同的张拉吨位，消除负弯矩受拉区通长张拉对正弯矩加固的影响，从而减少使用锚具的数量，节约成本。

Description

混凝土受弯构件正负弯矩加固结构

技术领域

本实用新型属于混凝土加固技术领域，具体涉及一种混凝土受弯构件正负弯矩加固结构。

背景技术

混凝土受弯构件的承载力加固往往通过在受拉区补充钢筋、钢绞线或碳纤维复合材料实现。在体外新增钢构件存在耐久性差、施工成本高、后期维护费用高等不足，因此近年来碳纤维复合材料被大量用于受弯构件的加固。对于预应力混凝土或出现较大裂缝、变形的构件，常规粘贴碳纤维的方法对材料强度的利用率极其有限，在此种背景下，预应力碳纤维板抗弯加固技术应运而生，而碳纤维板无法弯折，对于同时存在正负弯矩的混凝土构件(如连续梁)，传统的设计无法实现有效加固。对于连续受弯构件，正弯矩与负弯矩同时出现在构件的不同位置，另一种方法是使用体外预应力钢绞线进行加固，但存在施工复杂、后期维护成本高的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种混凝土受弯构件正负弯矩加固结构。

为达到上述目的，本申请的技术方案如下：

混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，在受弯构件的正弯矩区和负弯矩区分别布置有一定数量的预应力碳纤维板，且在弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板上分别施加有一定吨位的张拉预应力。

其优选的技术方案为：

如上所述的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，正弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板的张拉方式为通长张拉或分段张拉。

与现有技术相比，本申请所要求保护的技术方案至少具有以下技术效果；

(1)本实用新型的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，可使用预应力碳纤维板同时对构件正、负弯矩进行加固，避免了使用钢绞线操作复杂、后期维护成本高的缺陷，又解决了碳板不可弯折的难点；

(2)本实用新型的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，通过设计不同的张拉吨位，消除负弯矩受拉区通长张拉对正弯矩加固的影响，从而减少使用锚具的数量，节约成本。

附图说明

图1为本实用新型的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构整体结构图；

图2为本发明的一具体实施例中构件正弯矩受拉区的截面示意图；

图3为本发明的一具体实施例中构件负弯矩受拉区的截面示意图；

其中，100、受弯构件；101、正弯矩截面；102、负弯矩截面；200、预应力碳纤维板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在实际工程中存在大量连续梁构件，连续受弯构件正弯矩与负弯矩同时出现在构件的不同位置，正负弯矩之间的预应力混凝土构件经常出现较大裂缝或者变形。传统的设计无法实现有效加固。

为了解决上述问题，本实施例提供一种混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，如图1所示，在受弯构件100的正弯矩区和负弯矩区分别布置有一定数量的预应力碳纤维板200，且在弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板上分别施加有一定吨位的张拉预应力P₁和P₂。

由于受弯构件的正截面受弯设计可依据平截面假定，按构件最不利弯矩产生的截面进行设计。在此基础上请继续参阅图1，当构件100同时承受正弯矩和负弯矩时，需分别使受正弯矩截面101和受负弯矩截面102满足设计要求。在小变形构件中，弯矩可采用叠加法进行计算，即几个荷载共同作用的效果，等于各个荷载单独作用效果之和，体外预应力对截面产生的弯矩M亦可采用叠加法进行考虑。在同一截面，不同位置碳板张拉产生的弯矩可进行叠加(同为正弯矩或同为负弯矩)或抵消(弯矩有正有负)。

利用该原理，在如图1所示的加固结构中，在跨中截面，下部碳板产生的负弯矩有利于构件正弯矩加固，上部碳板产生的正弯矩不利于构件正弯矩加固，因此在设计中应采用叠加原理，将正负弯矩进行抵消，抵消结果即为加固系统对构件作用产生的效果。

在上述基础上，作为本申请的另一实施例，提供混凝土受弯构件中正负弯矩相抵消的设计方法，其具体步骤为：

(1)确定结构所需预应力碳板在正弯矩受拉区以及负弯矩受拉区产生的弯矩M_1r和M_2r；

(2)计算正弯矩受拉区的预应力碳纤维板在正弯矩受拉区产生的弯矩M_1c1、以及负弯矩受拉区的预应力碳纤维板分别在正弯矩受拉区和负弯矩受拉区产生的弯矩M_2c1和M_2c2；

(3)设计正弯矩受拉区和负弯矩受拉区布置的预应力碳纤维板的张拉吨位，其中，M_1r≤M_1c1-M_2c1，M_2r≤M_2c2。

上述步骤(2)中，各弯矩可按照如下所述的方式进行计算：

正弯矩受拉区的预应力碳纤维板在正弯矩受拉区产生的弯矩M_1c1的计算方法为：M_1c1＝P₁*e₁₁，其中，P₁为构件的正弯矩受拉区布置的预应力碳纤维板张拉的总吨位，e₁₁为正弯矩受拉区的预应力碳纤维板合力点到正弯矩受拉区截面中性轴的距离；

负弯矩受拉区的预应力碳纤维板分别在正弯矩受拉区和负弯矩受拉区产生的弯矩M_2c1和M_2c2的计算方法为：M_2c1＝P₂*e₁₂，M_2c2＝P₂*e₂₂，其中，P₂为构件的负弯矩受拉区处预应力碳纤维板张拉的总吨位，e₁₂和e₂₂分别为负弯矩受拉区的预应力碳纤维板合力点到正弯矩受拉区和负弯矩受拉区截面中性轴的距离。

需要说明的是，本实施例中构建弯矩M_1c1、弯矩M_2c1和M_2c2的目的是为了根据叠加原理设计正弯矩受拉区和负弯矩受拉区布置的预应力碳纤维板的张拉吨位，因而弯矩M_1c1、弯矩M_2c1和M_2c2的计算方式并不局限于本实施例所记载的计算方式，任何其他的能够构建得到弯矩的计算方法并用于本实施例的设计正弯矩受拉区和负弯矩受拉区布置的预应力碳纤维板的张拉吨位的技术方案都应该包含于本实施例的保护范围之内。

基于上述方法，本申请还提供另一个具体的实施例以对本申请所要求保护的技术方案进行具体的描述。

在针对某混凝土受弯构件进行加固时，首先根据混凝土应力状态，经过结构分析得某连续梁正弯矩区所需增加抵抗弯矩M_1r＝100kN*m，负弯矩区所需增加抵抗弯矩M_2r＝50kN*m，截面高度700mm，如图2和图3所示。

在正弯矩区梁下部使用2条2*100mm的预应力碳板，每条预应力碳纤维板张拉至1300MPa，此时正弯矩受拉区的预应力碳纤维板张拉的总吨位为2*1300*2*100＝520000N＝520kN；测量得到正弯矩受拉区的预应力碳纤维板合力点到正弯矩受拉区截面中性轴的距离为0.35m，则弯矩受拉区的预应力碳纤维板在正弯矩受拉区产生的弯矩M_1c＝P₁*e₁₁＝520*0.35＝182kN*m；在梁上部通长使用2条1*100mm的预应力碳板，每条预应力碳纤维板张拉至900MPa，则构件的负弯矩受拉区处预应力碳纤维板张拉的总吨位为2*900*1*100＝180000N＝180kN，负弯矩受拉区的预应力碳纤维板合力点到正弯矩受拉区和负弯矩受拉区截面中性轴的距离均为0.3m。此时，负弯矩受拉区处预应力碳纤维板对正弯矩区产生的弯矩M_2c1＝P₂*e₁₂＝180*0.3＝54kN*m,在负弯矩区产生的弯矩M_2c2＝P₂*e₂₂＝180*0.3＝54kN*m。

此时满足设计要求：M_1r≤M_1c1-M_2c1(100≤182-54＝128kN*m)；

M_2r≤M_2c2(50≤54kN*m)。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，其特征在于，在受弯构件的正弯矩区和负弯矩区分别布置有一定数量的预应力碳纤维板，且在弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板上分别施加有一定吨位的张拉预应力。

2.根据权利要求1所述的混凝土受弯构件正负弯矩加固结构，其特征在于，正弯矩受拉区和负弯矩受拉区的预应力碳纤维板的张拉方式为通长张拉或分段张拉。

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