[发明专利]FRP布加固更换榫头梁榫头区承载力计算方法

说明书

一种FRP布加固更换榫头梁榫头区承载力计算方法，其特征在于，基于桁架模型，该模型主要由下弦拉杆、上弦压杆、斜压杆和竖直拉杆组成，应用于FRP布加固更换榫头梁榫头区的承载力计算。步骤一：由式(4)计算下弦拉杆承载力P(剪力)，作为榫头区的预估承载力。步骤二：由式(5)计算上弦压杆内力F₁，并验算式(7)是否满足，若满足则榫头区的承载力P不变；若不满足则将式(7)取等号计算F1，并由式(5)反算出更新的预估承载力P。等。本发明方法可用于FRP布加固更换榫头梁榫头区的承载力计算，使用较为方便，能夠较好地指导工程实践。

技术领域

本发明涉及土木工程领域。

背景技术

木梁端部榫头的受力较为复杂，其破损也较为严重，如图1所示。对于梁端部糟朽的构件，为了尽可能地保存原有构件的艺术价值，往往采用更换榫头的加固方式。

由于更换的新榫头与原木梁之间难以很好地协同工作，需要对榫接区进行加固。传统的加固方法一般采用螺栓和钢板加固，但加固用的铁件易遭到腐蚀，加固承载力也不高。随着FRP材料在加固领域的应用，采用FRP材料加固的新型加固方法应用于更换榫头梁加固，取得了较为良好的加固效果，FRP布加固更换榫头梁的加固方式见图2。

古典桁架模型最早由德国的Ritter于1899年提出，认为开裂后的混凝土梁的抗剪可视为平面桁架，桁架的上弦压杆为受压区混凝土，下弦拉杆为受拉纵筋，箍筋视为桁架受拉腹杆，斜裂缝间的受压混凝土视为受压腹杆，腹杆与水平方向的夹角为45°。

1995年，刘立新提出了桁架-拱模型，如图3。该模型的曲线形压杆既起桁架上弦压杆的作用又起拱腹的作用，还可以与受拉钢筋一起平衡荷载产生的弯矩，并起到将斜向压力直接传递到支座的作用。

发明内容

目前仍未有纤维布加固更换榫头梁的承载力计算方法，本发明基于试验研究成果和钢筋混凝土梁的桁架模型提出了FRP布加固更换榫头梁榫头区的承载力计算方法，可用于指导工程实际。

本发明给出的技术方案：

一种FRP布加固更换榫头梁榫头区承载力计算方法，其特征在于，基于桁架模型，该模型主要由下弦拉杆、上弦压杆、斜压杆和竖直拉杆组成，应用于FRP布加固更换榫头梁榫头区的承载力计算。具体包括如下步骤：

步骤一：由式(4)计算下弦拉杆承载力P(剪力)，作为榫头区的预估承载力。

步骤二：由式(5)计算上弦压杆内力F₁，并验算式(7)是否满足，若满足则榫头区的承载力P不变；若不满足则将式(7)取等号计算F1，并由式(5)反算出更新的预估承载力P。

步骤三：由式(8)和(9)计算斜压杆内力F2x和F2y，并验算式(10)～(13)是否全部满足，若满足则步骤二中获得的更新预估承载力不变；若不满足则将式(10)～(13)取等号计算F2x或F2y，并由式(8)或式(9)反算出再一次更新的承载力P。

以上技术方案，由于榫头区一般发生的是拉杆破坏，故采用先由拉杆破坏确定承载力P，再由确定好的承载力P去验算其他破坏模式的方式。

由于竖向拉杆在受力过程中不会发生破坏，因此在承载力计算中不予以考虑，而是作为保证FRP布粘接性能的构造措施。

本发明方法可用于FRP布加固更换榫头梁榫头区的承载力计算，使用较为方便，能夠较好地指导工程实践。

附图说明

图1木梁段部糟朽

图2更换榫头梁加固示意图

图3刘立新提出的桁架-拱模型

图4榫头区桁架模型

图5木梁榫头区桁架模型计算简图