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5 4。受壓構件加固5。4。1.混凝土在豎向荷載作用下.當側向變形受到限制時,稱其為約束混凝土 當約束材料為復材時 稱其為復材約束混凝土 混凝土經復材約束后，其強度和延性均可得到提高,在圓形截面中，由于混凝土受到均勻約束作用 復材的約束效果最好、在矩形截面中 由于約束應力在截面上的分布不均勻.且在截面角部將產生應力集中現(xiàn)象、因而復材的約束作用較弱.因此 在用復材進行加固之前，必須對矩形截面進行倒角處理以提高復材的約束作用、進行倒角處理時。倒角半徑受混凝土保護層厚度的控制，但應滿足本條有關規(guī)定,對截面長度超過600mm的大尺寸柱。尚應將截面的四邊改為淺圓弧形、得到的截面稱為圓弧化處理截面.條件允許時也可在粘貼纖維布前將矩形,正方形，截面改變?yōu)闄E圓形，圓形。截面.稱為改形處理截面,以明顯提高加固的效果、改形處理截面施工時、可先對現(xiàn)有混凝土柱進行倒角處理.按要求的截面形狀制作模板 模板定位后。在柱與模板之間填充強度不低于原混凝土強度的混凝土或砂漿。待混凝土達到一定強度后拆模進行纖維布纏繞加固.進行圓弧化處理時，理論上矢高越大.截面形狀越接近圓形時復材的約束效果越好。但考慮到用過厚的水泥砂漿層將導致施工不便,且截面尺寸增加過大 因此在實際施工時,圓弧的矢高不宜過大，但應滿足本條有關規(guī)定，試驗結果顯示 當圓弧的矢跨比不小于1 20時,圓弧化處理能夠有效地提高截面的軸向承載力。5。4。2。復材約束混凝土隨纖維力學性質及纖維包裹量的變化 其應力 應變關系和破壞特征有較大差別。本標準用約束剛度參數(shù)βj為指標以反映纖維用量。纖維和混凝土的力學指標及截面尺寸的影響 實驗結果表明，當βj βjb時.應力，應變曲線存在下降段,包裹纖維的斷裂通常發(fā)生在峰值應力之后，βj，βjb時,則應力 應變曲線無下降段并呈近似雙線性關系，包裹纖維斷裂時達到復材約束混凝土的強度極限.前者稱為弱約束，后者稱為強約束。約束剛度界限值βjb是根據所搜集到的大量試驗結果確定的，采用復材約束加固鋼筋混凝土受壓構件可以達到兩個主要目的 提高構件的極限承載力。提高構件的延性,改善其抗震性能，當混凝土處于弱約束狀態(tài)時,雖然混凝土的延性可以有較大程度的提高,但是混凝土抗壓強度的提高很小，可忽略不計。在此種情況下,雖然通過混凝土延性的增加也可獲得一定的構件極限承載力的提高.但通過這種方式獲得的構件極限承載力的提高極為有限，因此弱約束主要應用于提高構件延性 改善構件抗震性能，當以提高構件的極限承載力為主要目的時 要求混凝土處于強約束狀態(tài).即通過提高混凝土抗壓強度的方式來提高構件的極限承載力、當構件過于細長時、由于二階效應的存在、使得通過復材約束來獲得構件極限承載力提高這一加固方法的有效性及經濟性降低,因此復材約束加固不應用于過于細長的鋼筋混凝土受壓構件，本條對構件的長細比進行了限制。在正常使用狀態(tài)下.鋼筋混凝土柱承受外荷載的能力,不應依賴復材的約束效應、因此 在正常使用狀態(tài)下.應保證混凝土的壓應變較小、本標準取其限值為0。002，此時，復材的環(huán)向應變很小。對混凝土起到的約束作用可忽略不計.此外 縱向鋼筋不應屈服 在上述規(guī)定下進行截面分析表明，當混凝土的強度提高在本標準公式 5 4，2,2,規(guī)定范圍內時，若構件已符合承載力極限狀態(tài)下的各項規(guī)定。那么無須再對其進行正常使用極限狀態(tài)下的驗算、5 4,4。復材強約束混凝土的應力 應變曲線呈近似雙線性關系，第一段應力，應變曲線形狀與無約束混凝土相似。第二段應力、應變曲線可近似看作直線 本標準采用二次拋物線加直線分段式模型，該模型是建立在以下假設之上的 應力。應變曲線由兩部分組成，第一部分為二次拋物線,第二部分為直線。復材約束混凝土的初始彈性模量.原點切線彈性模量.與無約束混凝土的彈性模量相等。拋物線方程應反映復材約束對該段應力,應變曲線的影響、兩段應力.應變曲線光滑連接。即在兩段曲線連接處、其一階導數(shù)連續(xù) 第二部分的直線與縱坐標.縱向應力.的交點為無約束混凝土的強度.基于以上假設 得到公式。5.4,4 1 公式、5,4.4、3.當約束力為零時，不包復材時 該模型可以退化到原國家標準?；炷两Y構設計規(guī)范、GBJ，10。89所采用的無約束混凝土模型,當混凝土強度等級不大于C50時、該模型也可以退化到現(xiàn)行國家標準 混凝土結構設計規(guī)范 GB.50010所采用的無約束混凝土模型、本條規(guī)定了fcc.fc、1。75.即通過復材約束獲得的混凝土抗壓強度的提高不應超過75,這是因為當混凝土抗壓強度提高過大時、構件破壞可能非常突然，由于混凝土的極限壓應變提高很大。導致二階效應更為顯著，構件橫向變形過大 5、4。5，5，4，6 本條規(guī)定了復材約束混凝土的軸心抗壓強度設計值和極限壓應變設計值的計算。圓形截面.矩形截面和橢圓形,改形處理矩形、截面的計算公式主要依據相關科研單位的研究成果 圓弧化矩形截面的計算公式主要依據香港理工大學及哈爾濱工業(yè)大學的研究成果 上述公式考慮了約束材料的剛度及變形能力對混凝土強度及延性提高的影響 現(xiàn)有的圓形截面強約束混凝土試件的大量試驗結果表明。由于受到混凝土變形的不均勻性，復材縱向應變 截面等因素的影響 試件破壞時的纖維拉斷應變平均值明顯小于由標準拉伸試驗獲得的拉斷應變，且纖維拉斷應變平均值的離散性較大 因此本標準建議采用試驗的方法來確定纖維拉斷應變特征值 標準試驗方法見本標準附錄F.5、4。8，在計入附加偏心距后 可將軸心受壓構件視為偏心受壓構件的特例。其正截面受壓承載力計算與偏心受壓構件正截面受壓承載力計算相統(tǒng)一.5，4.9，現(xiàn)行國家標準?；炷两Y構設計規(guī)范，GB。50010中，對于混凝土強度C50以下圓形截面偏壓構件,取受壓區(qū)高度為按平截面假定所確定的中和軸高度的0 8倍。受壓區(qū)內混凝土應力值取為混凝土強度,即α1、1,β1，0，8 根據相關研究結果 上述取值并不適用于復材約束加固鋼筋混凝土偏壓柱 因為α1.β1的值應隨著混凝土所受約束程度的變化而變化、在保證計算精度的前提下,為簡化計算,對強約束混凝土可取。β1、0 9。5，4。11 復材約束加固圓形截面偏心受壓構件正截面承載力計算,計算公式體現(xiàn)了復材的約束作用,但其原理與現(xiàn)行國家標準，混凝土結構設計規(guī)范,GB，50010中相應公式相同、值得說明的是 設計公式同樣適用于柱兩端偏心距不同的情況.考慮復材約束作用后.對αc及αt的取值做出了相應調整，該計算公式及公式、5，4。12，均基于中和軸在截面內的假定.按正文規(guī)定 構件的最小偏心距不小于本標準第5、4、8條規(guī)定的附加偏心距，因此,在通常情況下 該假定是正確的，但是.當計算表明中和軸在截面外時，本標準公式，5.4，11，和公式.5。4。12、不再適用。此時應采用精確的截面分析方法進行設計,5 4。12.5、4、13.復材約束加固矩形截面.包括圓弧化處理矩形截面及改形處理矩形截面的等效矩形截面。偏心受壓構件正截面承載力計算，計算公式體現(xiàn)了復材的約束作用，但其原理與現(xiàn)行國家標準、混凝土結構設計規(guī)范。GB、50010中相應公式相同.設計公式同樣適用于柱兩端偏心距不同的情況.由于對復材約束加固矩形截面 圓弧化處理矩形截面及改形處理矩形截面雙向偏心受壓構件的研究尚不充分。本標準未給出雙向偏心受壓構件的計算公式，本標準第5 4,12條,第5.4，14條僅適用于單向偏心受壓構件,5、4、14，復材約束加固鋼筋混凝土受壓構件的偏心距增大系數(shù)的計算.當滿足公式 5。4。14,4。時。由二階效應引起的柱承載力降低在5.以內，因此認為在該范圍內。二階效應可忽略不計,無須計算偏心距增大系數(shù),相應的受壓構件稱為短柱 否則稱為長柱.長柱設計時需考慮二階效應的影響、偏心距增大系數(shù)可按公式,5,4.14,1 公式、5、4、14,3、計算、短柱,長柱的判別長細比稱為短柱的長細比限值,該值由公式，5 4，14 4,規(guī)定,無約束鋼筋混凝土柱的短柱長細比限值主要與柱端部偏心距比值e1 e2以及偏心率e2，h有關,相關科研單位近期的研究結果表明。復材約束放大了二階效應的作用、因此對于復材約束加固鋼筋混凝土柱,其短柱長細比限值尚需考慮復材約束作用的影響.公式,5。4.14。4，考慮了上述因素,該式的分子部分為無約束鋼筋混凝土柱的長細比限值.分母部分則考慮了復材約束對長細比限值的影響，需要說明的是.現(xiàn)行國家標準?；炷两Y構設計規(guī)范.GB.50010中關于長細比限值的規(guī)定僅考慮了柱兩端偏心距相等的情況 且忽略了偏心率的影響、是較為保守的、在無復材約束且柱兩端偏心距相等時。由公式。5.4。14。4。得出的短柱長細比限值與現(xiàn)行國家標準?；炷两Y構設計規(guī)范，GB、50010中關于偏心受壓構件的短柱長細比限值規(guī)定一致,