梁碳纤维加固计算书
碳纤维布梁加固计算书
碳纤维梁加固计算书一、基本资料1．设计依据:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）《混凝土结构加固技术规范》（GB 50367-2006）（以下简称加固规范）图纸所提供的相关数据2．问题类型:因荷载增加原有混凝土梁承载力不足，需进行加固处理，加固方式采用碳纤维布。
3．梁底受拉碳纤维片材参数:碳纤维布等级：Ⅰ级弹性模量E cf = 2.30 × 105 MPa (见加固规范表9.1.6-1)抗拉强度设计值f f = 2300.00 MPa (见加固规范表9.1.6-1)单层厚度t cfv = 0.167 mm重量：300g/m2不考虑二次受力二、计算结果1. KL3梁荷载增加后缺筋面积为750mm2，采用等强代换原则换算碳纤维布粘贴尺寸：HRB400钢筋抗拉强度设计值：360N/mm2碳纤维布抗拉强度设计值：2300 N/mm2缺筋面积*钢筋抗拉强度设计值≤碳纤维布厚度*宽度*碳纤维布抗拉强度设计值750*360≤0.167*宽度*2300宽度≥702.94KL3梁截面尺寸为400*900，结构梁宽度为400不能满足碳纤维布粘贴宽度，考虑粘贴双层碳纤维布，计算碳纤维布多层粘贴折减系数：（见加固规范9.2.4-2）折减系数=1.16-(粘贴层数*弹性模量设计值*单层厚度)/308000≤0.9=1.16-(2*230000*0.167)/308000=0.91折减系数=0.9750*360≤0.167*宽度*2300*0.9宽度≥781.05KL3梁宽度为400mm，碳纤维布粘贴双层面积：2*400=800≥781.05，满足强度要求。
碳纤维加固计算
粘贴碳纤维片材进行了受弯加固的破坏形态主要有以下几种：①受拉钢筋先达到屈服，然后受压区混凝土压坏，此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变[εcf]；②受拉钢筋先达到屈服，碳纤维片材已超过其容许拉应变[εcf]并达到极限拉应变而拉断，此时受压区混凝土尚未压坏。
③由于碳纤维片材的加固量过大，在受拉钢筋达到屈服前，受压区混凝土已首先压坏；④在达到正截面承载力前，碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。
受弯加固应按前两种破坏形态进行设计。
对于第三种破坏形态可通过碳纤维片材加固量的控制来避免。
故在（5）、①中要求x≤0.8ξbh0的限制条件。
即是控制不发生第三种破坏形态的保证。
对于第四种破坏形态，一般可通过构造措施和锚固措施予以保证。
第一个正截面抗弯承载力的计算公式，适用于x>ξcfbh的情况，也即受压区高度较大，属第一种破坏形态，可采用力的平衡条件导出；第二个正截面抗弯承载力的计算公式，适用于x≤ξcfbh 的情况，也即受压区高度很小，属第二种破坏形态，偏于安全地取受压边缘达到极限压应变、碳纤维片材达到容许拉应变的界限状态时对受压区的合力点取矩后导出相应的计算表达式。
（4）对于T形、I形和箱形截面的计算公式，可根据矩形截面的原则和现行桥梁设计规范的若干规定另行推导和列出。
（5）限制受压区高度X=0.8ξbh。
这是为了避免第三种超筋脆性破坏的形态，防止加固量过大。
为避免加固量过大、控制裂缝和变形，还限制了抗弯承载力提高的幅值≤30%的要求，以及普通钢筋的应力不容许进入强化区的要求。
（6）当碳纤维片材粘贴于梁侧面受压区进行受拉加固时，由于沿梁高方向各个位置处的应变量并不相同，故限制了粘贴高度和乘以应变不均匀分布的折减系数mcf予以修正。
（7）对梁板进行受弯加固时，必须保证理论截断点以外的锚固长度，如由于某种原因难予满足要求时，则必须采用附加锚固措施，以确保构造和受力的要求。
碳纤维加固计算,典型框架梁计算书
碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算一、工程信息工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人:审定人: 负责人:日期: 2011年11月9日加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀，梁钢筋锈蚀严重，需恢复原结构承载力，消除结构病害。
二、依据规范《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)①《混凝土结构加固设计规范》(GB50367－2006)②三、示意图四、计算信息1. 原构件信息截面宽度: b＝300mm截面高度: h＝900mm混凝土等级: C20受拉钢筋等级: HPB235受压钢筋等级: HPB235受拉钢筋面积: A so＝2946mm2受压钢筋面积: A so'＝226mm2受拉钢筋合力点到边缘距离a＝35mm受压钢筋合力点到边缘距离a'＝35mm受拉钢筋排数1排2. 加固信息纤维名称: 织物二级结构等级: 重要构件纤维厚度: t f＝0.167mm纤维层数: n f＝3层板材类型: 现场粘贴板梁两侧粘贴纤维高度: h c ＝9003. 荷载信息是否考虑二次受力: 计算初始弯矩: M ok ＝50kN.m设计弯矩值: M ＝500kN.m五、计算系数1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo ＝210N/mm 2受压钢筋抗拉强度 f yo '＝210N/mm 2受拉钢筋弹性模量 E s ＝210000N/mm 22. 混凝土抗压强度 f co ＝9.60N/mm 2混凝土计算系数 α1＝1.03. 碳纤维复合材设计计算指标纤维抗拉强度设计值 f f ＝1600M pa纤维弹性模量 E f ＝230000M pa纤维抗拉应变设计值 εf ＝0.007M pa4. 混凝土净高 h o ＝865mm六、计算1. 原受弯构件加固前相对受压区高度ξb ＝β11＋f yo E s εcu ＝0.6142. 原混凝土受压区高度 【7.2.1－2】①x ＝A so f yo －A so ' f yo 'α1 f co b ＝2946×210－226×2101.00×9.6×300＝198.33mm3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1－1】①M 1＝α1 f co b x (h o －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a ')＝1.0×9.6×300×198.33×(865－198.332)＋210×226×(900－35) ＝478.50kN.m ＜M ＝500.00kN.m需要加固4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2－1】①A te ＝0.5 b h ＝0.5×300×900＝135000mm 25. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数ρte ＝A so A te ＝2946.00135000.00＝0.022 σ0＝M ok 0.87×A so ×h o ＝0.00 αf ＝1.04查表【9.2.8】②6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值εfo ＝αf M ok E s A so h o ＝ 1.04×50000000.00210000.00×2946.00×865＝0.00017. 纤维复合材厚度折减系数采用现场粘贴, 根据【9.2.4－2】②K m ＝1.16－n f E f t f 308000＝1.16－3×230000×0.17308000＝0.798. 纤维布折算面积A fb ＝2 h c n f t f ＝2×900×3×0.167＝901.80mm 2A fl ＝ηf A fb ＝0.00×901.80＝0.00mm 2A f ＝b n f t f ＋A fl ＝300×3×0.167＋0.00＝150.30mm 2A fe ＝A f K m ＝150.30×0.79＝118.12mm 29. 加固后受压区高度和纤维实际应变联立下列规范公式求出加固后受压区高度和纤维实际应变M ≦α1 f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a')－f yo A so (h －h o ) 【9.2.3－1】②α1 f co b x ＝f yo A so ＋ψf f f A fe －f yo ' A so ' 【9.2.3－2】②(0.8εcu h x)－εcu －εfo εf ) 【9.2.3－3】②x ≧2a' 【9.2.3－4】② εf '＝0.008ψf ＝0.8 εcu h εcu ＋εf '＋εfo ＝0.8×0.0033×9000.0033＋0.008＋0.0001＝207.06≧2 a _＝2×35.00＝70.00满足要求10. 根据受压区高度判断梁的破坏形态 【9.2.3－3】x h ＝207.06900.00＝0.23≦ξbψf ＝εf 'εf ＝0.0080.007＝1.15＞1.0 准适筋梁, 建议重新设计11. 加固后最大承载力 【9.2.3－1】②M u2＝αf f co b x (h －x 2)＋f yo ' A so ' (h o －a ')＋E f εf ' A fe (h －h o )＝1.04×9.6×300×207.06×(900－207.062)＋210×226×(865－35)＋230000×0.007×118×(900－865)＝541.52kN.m M u2≧M 弯矩满足12. 纤维复合材粘贴延伸长度b f＝b×n f＝300×3＝900mml c＝f f A ff fv b f＋200＝1600.00×150.300.44×900＋200＝807.27mm七、结论原结构承载力M ok＝50.00kN.m 设计弯矩M＝500.00kN.m 加固后弯矩承载力M u2＝541.52kN.m 加固后梁破坏类型准适筋梁粘贴纤维截面面积A fe＝118.12mm2加固是否满足要求满足。
碳纤维加固计算表格—国标GB50367-2013版
抗拉钢筋 配筋率
#VALUE! #VALUE! #VALUE!
1350 #VALUE! #VALUE!
3 0.030675
计算过 程
设计弯矩值 (KN.M)
二次受力
截面宽度 b(mm)
截面高度h(mm)
截面有效 高度 h0(mm)
受压钢筋 边沿距a'
受拉钢筋 面积As
受压钢筋 面积 As'
1350
考虑 400
梁底计算纤维面积 相对界限受压
Af
区高度ξb
#VALUE!
0.517647059
加固后相对界 限受压区高度
ξfb
0.44
β1
εcu
0.8 0.0033
计算系数过程
1.20 1.30
ES 200000.00
原梁承载能力计算
加固后承载能力计 算
混凝土受压区高 度x
#VALUE!
抵抗弯矩值 Mu
#VALUE!
混凝土受 压区高度 #VAxLUE!
#VALUE!
#VALUE!
ξ= #VALUE!
ξ'=
计算系数 α1
混凝土受 压区高度
x1
混凝土受 压区高度
二次受力
初始弯矩 (KN.m)
粘贴纤维类型
纤维厚度
先预输入 纤维 层
tf (mm) 数 nf
考虑
50 高强度Ⅰ级碳布 0.167
3
结论区
混凝土受压区 高度x(mm)
纤维计算 折减系数
ψf
加固前弯 矩计算值
(KN.m)
加固后抵抗弯矩 值(KN.m)
加固弯矩 提高系 数％
抗拉计算 纤维宽度
碳纤维楼板加固计算表(2019版加固规范)
碳纤维复合材厚度 折减系数km
实际应粘贴面积 Af（mm2）
及
10.01
10.01
结 论
加固后相对受 压区高度
判断相对受压区高 度是否满足要求 （ξbf=0.85ξb）
区
0.125
满足
3.30
碳纤维布宽度 （mm）
100
1.00
碳纤维布间距 （mm）
400
26.58
0.90
29.54
每米宽碳纤维布 加固后受弯承载力 实际粘贴面积 受弯承载力
碳纤维复合材加固楼板计算书
工程名称：*****楼
加固部位：
板厚h(mm) 100
计算宽度b(mm) 1000
截面有效高度 h0(mm) 80
楼板信息 实配钢筋 8 @ 200
实配受拉钢筋 面积As（mm2）
250
加固前板受弯承 载力（kN·m）
6.48
板加固后弯矩 设计值M（kN·
m） 11.80
混凝土参数
HRB400
360
250
360
0
弹性模量 Ec(N/mm2) 3.00E+04
弹性模量 Es(N/mm2) 2.00E+05
相对界限受压
区高度ξb
0.518
受压钢筋合力 点至截面近边 距离a'(mm)
0
强度等级 单层厚度tf(mm)
高强度Ⅱ级
0.167
层数 2
碳纤维复合材参数
抗拉强度设计值 拉应变设计值
等效个数
（kN·m）
（mm2）
提高幅度
3.00
15.96
《混凝土结构加固设计规范》GB-50367-2013第10.2节及相关公式而编制。
碳纤维计算
一． 计算依据：
1. 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）； 2. 《混凝土结构加固技术规范》（CECS 25 :90） 3. 《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS 146 :2003） 加固材料性能：XEC 系列碳纤维弹性模量 Ecf=2.30×105 MPa，抗拉允许应变 [ε]=0.01，XEC-200 单层厚度为 0.111mm。
二.计算过程 U 型箍抗剪加固 当 采 用 碳 纤 维 型 箍 进 行 梁 剪 力 加 固 时 Vcf= φ 2ncfwcftcf ε
cfvhcf/(scf+wcf) ，其中，φ=0.85（加固形式系数）；wcf 为 U 型箍宽度； scf 为 U 型箍净间距，εcfv=0.004（抗剪应变）采用宽度为 150mm，净 间距为 150mm 的 XEC-200 碳纤维 U 型箍一层粘贴在梁端 1/3m 范围内。 则 U 型箍提供的剪力
Vcf=75kN XEC-200 单层可抵抗弯矩值： b=500mm
M=AcfEcf[εcf] h0 =60KN·m
加固施
碳纤维加固板计算书
拉应变设计值 εf
0.007
弹性模量 Ef(N/mm2)
2.00E+05
是否考虑二次受力影 响
否
计
计算流程→
算 过 程
砼受压区高 度计算值x
（mm）
砼受压区高度实际 取值（满足x＞2a
’）x（mm）
碳纤维确定利用 系数ψ f计算值
ψ f实际取值（满足 ψ f＜1.0）
碳纤维复合材有 效截面面积Afe
HRB400
360
279
360
0
弹性模量 Ec(N/mm2)
3.00E+04
相对界限受压区高度
ξb
0.518
弹性模量 Es(N/mm2)
2.00E+05
受压钢筋合力点至截 面近边距离a'(mm)
0
碳纤维复合材参数
强度等级 单层厚度tf(mm)
高强度Ⅱ级
0.167
层数 1
抗拉强度设计值 ff（N/mm2）
满足Βιβλιοθήκη （mm2）碳纤维复合材厚 度折减系数km
应粘贴的碳纤维面积Af （mm2）
8.63
8.63
3.90
1.00
11.49
0.90
12.76
结
碳纤维布宽 度（mm）
论
碳纤维布间距 （mm）
每米宽碳纤维布 等效个数
实际粘贴面积 加固后砼受压区 加固后受弯承载
（mm2）
高度值x（mm） 力（kN·m）
及
100
279
7.23
9.80
混凝土参数
计 算 参
强度等级
等效矩形应力图 等效矩形应力图 轴心抗压强度设
碳纤维加固计算
说明：1、重要构件指其自身失效将影响或危及承重结构体系整体工作的构件。
一般构件指其自身失效为孤立事件，不影响承重结构体系整体工作的构件。
2、高强度I级、高强度II级是指符合表4.4.2-1的加固材料。
3、抗剪强度折减系数ψvb按表9.3.3取值。
4、16栏“碳纤维材料宽度b”对于“已知弯矩求碳纤维面积”的求解结果没有影响，对“已知碳纤维面积求承载力”及“实际每层碳纤维复合材料的宽度”的求解结果有影响。
5、第1栏“弯矩设计值”对“已知碳纤维面积求承载力”的求解结果没有影响，表4.4.2-1 碳纤维复合材安全性及适配性检验合格指标注：当λ为中间值时，按线性内插法确定ψvb值梁抗弯抗剪加固计算表格表9.3.3 抗剪折减系数ψvb值说明：1、计算偏心受压时，第50栏应为偏心方向的截面高度h。
2、计算偏心受压时，仅适用于矩形或方形截面3、柱计算长度见混凝土规范（50010-2002）第7.3.11条：对于现浇框架结构底层柱1.0H,其他楼层为1.25H。
底层柱H为从基础顶面到一层楼盖顶面，其他楼层H为柱净高说明：1、第87栏与第80栏均是为了输入剪跨比而设置的。
当在第87栏输入剪跨比以后， 第80栏的数值不起作用。
第80栏输入数据可以计算框架柱的剪跨比λ＝Hn/2h0,此时，务必使第87栏的数值务必为0。
2、与碳纤维受力条件有关的抗剪强度折减系数ψvc，按表9.5.2取值。
3、柱截面形状与体积配箍率计算有关，默认为方柱。
注：1、λc为柱的剪跨比，对框架柱，λc＝H n /2h 0，H n 为柱的净高，h 0为柱的有效高度 2、中间值按线性内插法确定。
混凝土柱受压加固计算表格表9.5.2 ψ值混凝土柱抗剪抗震加固计算表格受拉构件加固计算表格说明：1、表中计算采用单位，除有说明外，长度宽度均为毫米，面积为平方毫米。
2、使用时请不要修改非数据输入部分数据。
绿色部分为可修改数据。
3、计算依据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006）。
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碳纤维梁加固计算书项目名称_____________构件编号_____________日期_____________设计_____________校对_____________审核_____________一、基本资料1．设计依据:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）2．问题类型:根据碳纤维片材求承载力3．截面参数:截面宽度: b = 300.00 mm截面高度: h = 500.00 mm受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2受压钢筋面积A's = 0.00 mm2受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2混凝土: C15轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm24．梁底受拉碳纤维片材参数:弹性模量E cf= 1.40 × 105 MPa抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa粘贴层数n cf = 1单层厚度t cf = 0.111 mm梁底碳纤维片材的宽度 = 300.00 mm梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i= 20.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数:粘贴层数n cfv = 1单层厚度t cfv = 0.111 mm弹性模量E cfv= 1.40 × 105 MPa条带宽度w cf = 100.00 mm条带净间距s cf = 100.00 mm侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm加固方式: 封闭粘贴, 碳纤维片材受剪加固形式系数 取1.00荷载形式: 集中荷载(包括集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),集中荷载至支座距离为600.00mm 6．箍筋参数: 箍筋直径 6mm 箍筋肢数 1箍筋间距 150.00mm箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值 f yv = 210.00 N/mm 27．弯起筋参数: 弯起筋直径 6mm 弯起筋根数 0 弯起角度 45二、计算结果1．加固前构件在初始弯矩作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变 i:考虑二次受力, i 按规程4.3.4中各式计算: h 0 = h - a = 500.00 - 25.00 = 475.00 mmsi =M iA s · h 0 = 20.00×1061017.88 × 0.87 × 475.00= 47.55 N/mm 2受拉钢筋拉应变不均匀系数:= 1.1 - 0.65f tksite= 1.1 - 0.65 × 1.2747.55 × 0.0136 = -0.179< 0.2根据《GB50010-2002》8.1.2的规定, 当 < 0.2 时, 取 = 0.2。
受压边缘混凝土压应变综合系数:=(1 + 3.5 f ') E 0.2 (1 + 3.5 f') + 6E = (1 + 3.5 × 0.00) × 9.55 × 0.007140.2 (1 + 3.5 × 0.00) + 6 × 9.55 × 0.00714= 0.112加固前初始弯矩M i 作用下受拉钢筋的拉应变:si =· M i E s A s h 0 = 0.2000.87×20.00×106210000.00 × 1017.88 × 475.00= 0.00005加固前初始弯矩M i 作用下受压边缘的压应变:ci = M i · E c b h 02 = 20.00×1060.112 × 22000.00 × 300.00 ×475.002= 0.00012加固前初始弯矩M i 作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变:i= h h 0(ci+si) -ci= 500.00475.00× (0.00012 + 0.00005) - 0.00012 = 0.00005 2．碳纤维加固后混凝土受压区高度x 和受拉面上碳纤维片材的拉应变 cf求解:根据规程(4.3.2-2)式以及(4.3.2-3)式联立求解:f c bx = f y A s - f ' y A's + E cf cfA cf (4.3.2-2)x =0.8 cu cu +cf+ih (4.3.2-3)代入数值, 得7.20×300.00×x = 210.00×1017.88 - 210.00×0.00 + 1.40×10 5× cf×33.30x =0.8 × 0.003300.00330 + cf + 0.00005× 500.00解上述二元一次方程组, 得 x = 116.23mm, cf = 0.008003．根据碳纤维加固后混凝土受压区高度x 的大小采用不同的公式计算正截面受弯承载力:碳纤维片材厚度折减系数:k m = 1 - n cf E cf t cf420000 = 1 - 1 × 1.40 × 105× 0.111420000= 0.963碳纤维片材的极限拉应变(参见规程4.1.4):cfu=f cfk E cf = 2000.00 1.40 × 105 = 0.01429碳纤维片材的允许拉应变(参见规程4.3.2):[cf] = min( k mcfu, 23cfu, 0.01) = min(0.963×0.01429, 23×0.01429, 0.01) = 0.00952碳纤维片材达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度(参见规程4.3.2):cfb= 0.8cucu + [cf] +i= 0.8×0.003300.00330 + 0.00952 + 0.00005 = 0.21纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝土破坏同时发生时的相对界限受压区高度(根据规范7.1.4 ):b= 11 + f y E s cu = 0.801 +210.00210000.00×0.00330= 0.61b h 0 = 0.61×475.00 = 291.63mm, cfb h = 0.21×500.00 = 102.50mm, 2a' = 2×20.00 = 40.00mm, x = 116.23mm可见, x > cfb h 且 x < b h 0, 根据规程4.3.2-1式, 加固后, 其正截面受弯承载力为:M = f c b x ( h 0 - x 2) + f 'y A's ( h 0 - a' ) + E cfcfA cf ( h - h 0)= 7.20×300.00×116.23×(475.00 - 116.232) + 210.00×0.00×(475.00 - 20.00)+ 1.40×10 5×0.00800×33.30×(500.00 - 475.00) = 105.60 kN·m4．侧面采用碳纤维加固后, 斜截面受剪承载力计算:根据4.4.1-3, 达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变:cfv= 23(0.2 + 0.12 b)cfu= 23×(0.2 + 0.12×1.50)×0.01429 = 0.00362 根据4.4.1-2,碳纤维片材承担的剪力:V bcf =2 n cf w cf t cf (s cf + w cf )cfvE cfv h cf= 1.00 ×2×1×100.00×0.111(100.00 + 100.00) ×0.00362×1.40×10 5×100.00 = 5624.00 N = 5.62 kN使用碳纤维加固后, 梁的剪力设计值:V b = V brc + V bcf = 109574.93 + 5624.00 = 115198.93 N = 115.20 kN三、结论受弯承载力 受剪承载力 加固前 90.96 kN·m 109.57 kN 加固后 105.60 kN·m 115.20 kN 承载力提高百分率16.10%5.13%。