9.2　受弯构件正截面加固计算

9.2.1　采用粘贴钢板对梁、板等受弯构件进行加固时，除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 正截面承载力计算的基本假定外，尚应符合下列规定：

　　1　构件达到受弯承载能力极限状态时，外贴钢板的拉应变 ε_sp 应按截面应变保持平面的假设确定；

　　2　钢板应力 σ_sp 取等于拉应变 ε_sp 与弹性模量 E_sp 的乘积；

　　3　当考虑二次受力影响时，应按构件加固前的初始受力情况，确定粘贴钢板的滞后应变；

　　4　在达到受弯承载能力极限状态前，外贴钢板与混凝土之间不致出现粘结剥离破坏。

9.2.2　受弯构件加固后的相对界限受压区高度 ξ_b,sp 应按加固前控制值的 0.85 倍采用，即：

ξ_b,sp＝0.85ξ_b   　　　（9.2.2）

　　式中：ξb——构件加固前的相对界限受压区高度，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定计算。

9.2.3　在矩形截面受弯构件的受拉面和受压面粘贴钢板进行加固时（图 9.2.3），其正截面承载力应符合下列规定：

　式中：M——构件加固后弯矩设计值（kN·m）；

　　　　x——混凝土受压区高度（mm）；

　　 b、h——矩形截面宽度和高度（mm）；

f_sp、f_sp'——加固钢板的抗拉、抗压强度设计值（N/mm²）；

A_sp、A_sp'——受拉钢板和受压钢板的截面面积（mm²）；

A_s0、A_s0'——原构件受拉和受压钢筋的截面面积（mm²）；

　　　 a'——纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离（mm）；

　　　 h₀——构件加固前的截面有效高度（mm）；

　　　ψ_sp——考虑二次受力影响时，受拉钢板抗拉强度有可能达不到设计值而引用的折减系数；当 ψ_sp＞1.0 时，取 ψ_sp＝1.0；

　　　 ε_cu——混凝土极限压应变，取 ε_cu＝0.0033；

　　 ε_sp,0——考虑二次受力影响时，受拉钢板的滞后应变，应按本规范第 9.2.9 条的规定计算；若不考虑二次受力影响，取 ε_sp,0＝0；

图 9.2.3 矩形截面正截面受弯承载力计算

9.2.4　当受压面没有粘贴钢板（即 A_sp'＝0），可根据式（9.2.3-1）计算出混凝土受压区的高度 x，按式（9.2.3-3）计算出强度折减系数 ψ_sp，然后代入式（9.2.3-2），求出受拉面应粘贴的加固钢板量 A_sp。

9.2.5　对受弯构件正弯矩区的正截面加固，其受拉面沿轴向粘贴的钢板的截断位置，应从其强度充分利用的截面算起，取不小于按下式确定的粘贴延伸长度：

l_sp＝（f_spt_sp/f_bd）＋200   　　　（9.2.2）

式中：l_sp——受拉钢板粘贴延伸长度（mm）；

　　　t_sp——粘贴的钢板总厚度（mm）；

　　　f_sp——加固钢板的抗拉强度设计值（N/mm²）；

　　　f_bd——钢板与混凝土之间的粘结强度设计值（N/mm²），取 f_bd＝0.5f_t；f_t 为混凝土抗拉强度设计值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 的规定值采用；当 f_bd 计算值低于 0.5MPa 时，取 f_bd 为 0.5MPa；当 f_bd 计算值高于 0.8MPa 时，取 f_bd 为0.8MPa。

9.2.6　对框架梁和独立梁的梁底进行正截面粘钢加固时，受拉钢板的粘贴应延伸至支座边或柱边，且延伸长度 l_sp 应满足本规范第 9.2.5 条的规定。当受实际条件限制无法满足此规定时，可在钢板的端部锚固区加贴 U 形箍板（图 9.2.6）。此时，U 形箍板数量的确定应符合下列规定：

　　1　当 f_svb₁≤2f_bdh_sp 时

f_spA_sp≤0.5f_bdl_spb₁＋0.7nf_svb_spb₁   　　　（9.2.6-1）

　　2　当 f_svb₁＞2f_bdh_sp 时

f_spA_sp≤0.5f_bdl_spb₁＋nf_bdb_sph_sp   　　　（9.2.6-2）

式中：f_sv——钢对钢粘结强度设计值（N/mm²），对 A 级胶取为 3.0MPa；对 B 级胶取为 2.5MPa；

　　　A_sp——加固钢板的截面面积（mm²）；

　　　　n——加固钢板每端加贴U形箍板的数量；

　　　 b₁——加固钢板的宽度（mm）；

　　　b_sp——U 形箍板的宽度（mm）；

　　　　hsp——U形箍板单肢与梁侧面混凝土粘结的竖向高度（mm）。

图 9.2.6 梁端增设U形箍板锚固

1—胶层；2—加固钢板；3—U形箍板

9.2.7　对受弯构件负弯矩区的正截面加固，钢板的截断位置距充分利用截面的距离，除应根据负弯矩包络图按公式（9.2.5）确定外，尚宜按本规范第9.6.4条的构造规定进行设计。

9.2.8　对翼缘位于受压区的T形截面受弯构件的受拉面粘贴钢板进行受弯加固时，应按本规范第9.2.1条至第9.2.3条的原则和现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中关于T形截面受弯承载力的计算方法进行计算。

9.2.9　当考虑二次受力影响时，加固钢板的滞后应变εsp,0应按下式计算：

　　式中：M0k——加固前受弯构件验算截面上作用的弯矩标准值（kN·m）；

　　　　αsp——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的计算系数，按表9.2.9的规定采用。

表9.2.9 计算系数αsp值

ρte ≤0.007 0.010 0.020 0.030 0.040 ≥0.060

单排钢筋 0.70 0.90 1.15 1.20 1.25 1.30

双排钢筋 0.75 1.00 1.25 1.30 1.35 1.40

　　注：1 ρte为原有混凝土有效受拉截面的纵向受拉钢筋配筋率，即 ρte＝As/Ate；Ate为有效受拉混凝土截面面积，按现行同家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定计算。

　　2 当原构件钢筋应力σs0≤150MPa，且ρte≤0.05时，表中αsp值可乘以调整系数0.9。

9.2.10　当钢板全部粘贴在梁底面（受拉面）有困难时，允许将部分钢板对称地粘贴在梁的两侧面。此时，侧面粘贴区域应控制在距受拉边缘1/4梁高范围内，且应按下式计算确定梁的两侧面实际需粘贴的钢板截面面积Asp,1。

Asp,1＝ηspAsp,b （9.2.10）

　　式中：Asp,b——按梁底面计算确定的、但需改贴到梁的两侧面的钢板截面面积；

　　　　ηsp——考虑改贴梁侧面引起的钢板受拉合力及其力臂改变的修正系数，应按表9.2.10采用。

表9.2.10 修正系数ηsp值

hsp/h 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

ηsp 1.09 1.20 1.33 1.47 1.65

注：hsp为从梁受拉边缘算起的侧面粘贴高度；h为梁截面高度。

9.2.11　钢筋混凝土结构构件加固后，其正截面受弯承载力的提高幅度，不应超过40％，并应验算其受剪承载力，避免受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏。

9.2.12　粘贴钢板的加固量，对受拉区和受压区，分别不应超过3层和2层，且钢板总厚度不应大于10mm。