[發明專利]一種基于構件預警絲理論的FRP抗彎加固設計方法

有效

• 申請號: 201911154564.X
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110866302B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 郭蓉;張澤琛;趙少偉;王明浩;彭志會;杜力峰;田英林
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為一種基于構件預警絲理論的FRP抗彎加固設計方法，該方法在待加固構件的外表面貼FRP板作為加固材料，將加固材料分成預警部分和承載部分，兩部分材質相同，預警部分的FRP板認為是預警絲，預警部分所施加的預應力大于承載部分所施加的預應力，且預警部分的面積小于承載部分的面積，預警部分的設置能夠使構件在破壞前有一個明顯的預警。該方法能夠在不影響加固構件正常使用狀態下，可提前發出預警信號，對加固結構使用期間進行實時監測，在預警部分構件達到其抗拉強度極限點時預警絲發生斷裂，發出預警信號，避免加固結構發生脆性破壞，為加固結構在使用期間延性不足發生脆性破壞提供了新的解決方案。

技術領域

本發明涉及一種基于構件預警絲理論的FRP抗彎加固設計方法。

背景技術

目前我國現存的各種建筑物的總面積至少在100億平方米以上，其中很多結構都亟待進行加固維修：例如，大量建國初期建造的工業與民用建筑，存在超期服役的建筑物的各種安全隱患等等；并且隨著國家相關規范標準的更新，許多現有的構筑物的功能指標已不能滿足新規范的要求；按新標準建造的構筑物在長期使用過程中，也出現承載力劣化的現象。

目前有多種針對混凝土結構的加固方法，其中纖維增強復合材料FRP加固法為一種新興的加固方法，經FRP加固后構件的承載力、剛度、抗疲勞性能等均得到了明顯的提高，但通過粘貼普通的無預應力FRP材料加固存在材料強度利用率低、加固后構件的正常使用狀態性能改善小、延性指標明顯降低的現象，加固構件破壞形式發生改變，主要為混凝土壓碎破壞以及FRP被拉斷等形式，破壞前沒有明顯征兆，破壞突然發生，不安全，使得預應力FRP加固在推廣應用上受到了限制。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提出了一種基于構件預警絲理論的FRP抗彎加固設計方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是：提供一種基于構件預警絲理論的FRP抗彎加固設計方法，該方法在待加固構件的外表面貼FRP板作為加固材料，將加固材料分成預警部分和承載部分，兩部分材質相同，預警部分的FRP板認為是預警絲，預警部分所施加的預應力大于承載部分所施加的預應力，且預警部分的面積遠小于承載部分的面積，在計算時忽略預警部分對承載力的影響，預警部分的設置能夠使構件在破壞前有一個明顯的預警。

這里的預警部分采用彩色長絲狀形式構成預警絲，預警信號為預警絲發生明顯斷裂。

上述設計方法的具體步驟是：

第一步、確定待加固構件的本身屬性參數，并通過對待加固構件的分析確定破壞模式；根據所選用的加固材料種類確定材料的承載能力安全儲備指標K_F和承載力基本安全儲備K₀；

第二步、確定FRP板承載部分：計算出承載部分的加固面積、選定配纖率，獲得承載部分所應施加的預應力；

預應力FRP板加固構件的破壞形式主要有三種，分別為：

第一種破壞模式：鋼筋屈服，混凝土未被壓碎，FRP板被拉斷；

第一種破壞模式的承載部分FRP板的加固面積A_f為：

其中，γ_r為加固后構件相對于未加固前待加固構件的承載力提高系數，加固前待加固構件的極限承載力A_s為受拉鋼筋的面積，f_y為受拉鋼筋的屈服強度，E_f為FRP板的彈性模量，h₀為加固前混凝土構件的截面有效高度，ξ₁為加固構件的混凝土相對受壓區高度，ε_f，u為FRP板的極限拉應變，h為加固前混凝土構件的高度，a_s為受拉下部鋼筋到混凝土下表面距離；

配纖率ρ滿足：ρ＜ρ_f1；