置芯木梁的正截面受弯承载力，能够作为相关理论研究和工 程应用的指导，辅助得到能够达到设计要求的加固置芯木梁。
[0170] 通常，完成设计的镀锌钢板和CFRP板复合加固的置芯木梁在规定的设计使用年 限内应满足下列功能要求：
[0171] (1)在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用；
[0172] (2)在正常施工和正常使用时能够满足结构的各项指标控制要求；
[0173] (3)在正常使用时具有良好的工作性能；
[0174] (4)在正常维护下具有足够的耐久性能；
[0175] (5)在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。
[0176] 上述对镀锌钢板和CFRP板复合加固加固的置芯木梁结构构件功能的要求实质上 是要有足够的强度，能够承受最不利荷载效应产生的内力，满足承载能力极限状态要求。除 此之外，还需考虑设计方案的经济性和可操作性。
[0177] 镀锌钢板和CFRP板复合加固的置芯木梁结构构件的设计主要依据以下步骤进 行，并且一个经济、合理、可行的设计方案往往需要经过几次反复修改计算才能得到。
[0178](1)确定结构的次内力；
[0179] (2)根据使用要求和拟订的整体方案和结构形式，参照已有设计和相关资料，初步 确定采取加固的置芯木梁截面尺寸和镀锌钢板、CFRP板的厚度与长度；
[0180] (3)采用内力分析模型，计算荷载效应组合及控制截面的最大作用；
[0181] (4)根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步 拟订的截面尺寸，估算镀锌钢板和CFRP板的数量、尺寸和布置方式，并进行合理布置。如果 镀锌钢板和CFRP板无法合理布置，则应返回第（2)步，修改截面尺寸；
[0182] (5)验算施工阶段、运送和安装阶段及使用阶段的截面应力；
[0183] (6)验算锚固长度。
[0184] 综上所述，本发明提出了一种镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面承载 力的计算方法，为采用镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的设计提供了理论指导，保证了 采用这种方式加固的置芯梁能够达到设计要求，从而有效地保护建筑物外观的完好，强度 达到要求且能够二次加固。
[0185] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的计算方法，其中所 述镀锌钢板和所述CFRP板作为加固材料，分别附贴在芯材的顶部和底部以加固芯材，所述 芯材再设置在梁的外壳的受拉区内以加固所述梁，其特征在于：所述方法包括以下步骤： (1) 对加固过程做基本假设； (2) 计算所述加固置芯梁中各材料破坏情形下，所述芯材的横截面的应力应变关系； (3) 计算各材料破坏情形下，所述芯材的横截面的受压区的塑性发展的高度以及所述 芯材的横截面的受压区的高度； (4) 根据各材料破坏情形下所述芯材的横截面的受压区的塑性发展的高度和受压区的 高度，计算对应的各材料破坏情形下加固置芯梁的正截面受弯承载力，得到加固置芯梁的 考虑塑性发展的正截面极限承载力。2. 根据权利要求1所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（1)的基本假设包括： (11) 假设原梁外壳对加固置芯梁的贡献为零； (12) 假设加固置芯梁的横截面变形前后均保持平面； (13) 假设加固置芯梁受拉区开裂之前，加固材料和芯材之间协调变形，不出现粘结滑 移现象； (14) 假设芯材的受压本构模型取理想弹塑性模型，受拉本构模型取线弹性模型； (15) 假设CFRP板的本构模型取线弹性模型； (16) 假设镀锌钢板的应力应变关系取理想弹塑性模型。3. 根据权利要求1所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述芯材为木材，包含木纤维；所述各材料破坏情形包括： 受拉的芯材的木纤维拉断引起的破坏； 受压的芯材的木纤维达到极限应变引起的破坏； 梁底部的CFRP板受拉引起的破坏； 梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受拉破坏； 梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受压破坏； 梁顶部的镀锌钢板屈服后CFRP板受拉破坏。4. 根据权利要求2所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（2)包括： 按下式计算受拉的芯材的木纤维拉断引起破坏的情形下，芯材的横截面的应力应变关 系：其中：表示芯材的木纤维的极限拉应变；表示芯材的木纤维的屈服压应变； h表示芯材的横截面的高度； X。表示芯材的横截面的受压区的高度； X。,表示芯材的横截面的受压区的塑性发展的高度；:表示考虑强度折减的情况下芯材的木纤维的极限拉应力；表示不考虑强度折减的情况下芯材的木纤维的屈服压应力； R。表示芯材的木纤维的最大拉应力与最大压应力的比值； 按下式计算受压的芯材的木纤维达到极限压应变引起破坏的情形下，芯材的横截面的 应力应变关系：其中：：表示芯材的木纤维的极限压应变； γ E表示芯材的木纤维的极限塑性应变与弹性应变的比值； 按下式计算梁底部的CFRP板受拉破坏的情形下，所述芯材的横截面的应力应变关系：其中：ε f表示CFRP板的压拉应变；表示CFRP板的极限拉应变；表示CFRP板本构模型中的极限拉应力； a Et表示梁底加固材料与芯材的弹性模量的比值； 按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受拉破坏的情形下，芯材的横截面 的应力应变关系：按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受压破坏的情形下，芯材的横截面 的应力应变关系：按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后CFRP板受拉破坏的情形下，芯材的横截面的应 力应变关系：5.根据权利要求4所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（3)中计算各材料破坏情形下，所述芯材的横截面的受压 区的塑性发展的高度包括： 按下式计算受拉的芯材的木纤维拉断引起破坏的情形下，芯材的横截面的受压区的塑 性发展的高度：其中：α E。表示梁顶加固材料与芯材的弹性模量的比值； 、表示受压加固材料的面积； 表不受拉加固材料的面积； b表不芯材的横截面的宽度； 按下式计算受压的芯材的木纤维达到极限压应变引起破坏的情形下，芯材的横截面的 受压区的塑性发展的高度：按下式计算梁底部的CFRP板受拉破坏的情形下，芯材的横截面的受压区的塑性发展 的高度：按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受拉破坏的情形下，芯材的横截面 的受压区的塑性发展的高度：按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后芯材的木纤维受压破坏的情形下，芯材的横截面 的受压区的塑性发展的高度：其中：：表示镀锌钢板的极限压应力； 按下式计算梁顶部的镀锌钢板屈服后CFRP板受拉破坏的情形下，芯材的横截面的受 压区的塑性发展的高度：6. 根据权利要求5所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（3)中计算各材料破坏情形下，所述芯材的横截面的受压 区的高度包括：结合所述步骤（2)中计算的各材料破坏情形下芯材的横截面的应力应变关 系，计算对应的各材料破坏情形下芯材的横截面的受压区的高度X。。7. 根据权利要求6所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（4)包括： 按下式计算各材料破坏情形下加固置芯梁的正截面受弯承载力：其中：M表示加固后的置芯梁的正截面受弯承载力； X表示芯材的横截面的高度坐标； 〇w(X)表示芯材的横截面的高度坐标X处木纤维的应力；表;^受拉加固材料的拉应力；表示受压加固材料的拉应力； Xtip取所述步骤（3)中对应的材料破坏情形下的值； X。取所述步骤（3)中对应的材料破坏情形下的值。8.根据权利要求7所述的镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的 计算方法，其特征在于：所述步骤（4)还包括： 在所求得的各材料破坏情形下加固置芯梁的正截面受弯承载力中，取最小的值作为所 述加固置芯梁的考虑塑性发展的正截面极限承载力。
【专利摘要】本发明提出了一种镀锌钢板与CFRP板复合加固置芯梁的正截面极限承载力的计算方法，属于梁加固技术领域。该计算方法包括以下步骤：(1)对加固过程做基本假设；(2)计算各材料破坏情形下，芯材的横截面的应力应变关系；(3)计算各材料破坏情形下，芯材的横截面的受压区的塑性发展的高度；(4)计算各材料破坏情形下，芯材的横截面的受压区的高度；(5)根据各材料破坏情形下芯材的横截面的受压区的塑性发展的高度和受压区的高度，计算对应的各材料破坏情形下加固置芯梁的正截面受弯承载力，得到加固置芯梁的考虑塑性发展的正截面极限承载力。本发明能够有效计算加固置芯梁的考虑塑性发展的正截面极限承载力，为工程应用提供了有力的理论指导。
【IPC分类】G01N3/08
【公开号】CN105424479
【申请号】CN201510898308
【发明人】熊学玉, 薛荣军
【申请人】同济大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月8日