技術(shù)特征：

1.一種纖維布加固重度損傷梁的極限抗彎承載力計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1通過橫梁截面應(yīng)變的幾何關(guān)系，材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，建立力學(xué)模型，計算相對受壓區(qū)高度

${\mathrm{\ξ}}_n=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$

式中，a、b、c為系數(shù)，分別表示如下：

a＝0.798f_cbh₀²，b＝0.0033E_BA_Bh-f_yA_sh₀，c＝-0.0033E_BA_Bh，其中，f_c為混凝土的軸心抗壓強度，A_s為受拉鋼筋的總橫截面面積，A_B為不同層數(shù)BFRP的總橫截面面積，h₀為截面的有效高度，h為梁截面高度，f_y為鋼筋的屈服強度，E_B為BFRP的彈性模量；

計算出a、b和c后，帶入上述公式即可計算出受壓區(qū)高度；

S2對受壓區(qū)混凝土軸心抗壓強度進行折減；

S3采用折減后的混凝土軸心抗壓強度，按上述步驟重新計算受壓區(qū)高度；

S4計算極限彎矩；

S5計算極限抗彎承載力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維布加固重度損傷梁的極限抗彎承載力計算方法，其特征在于，進行受壓區(qū)高度計算時，具體如下：

在計算過程中，認為中毒損傷的鋼筋混凝土梁在加固后符合平截面嘉定；鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為兩段式，當鋼筋屈服后，拉伸強度取屈服值；BFRP的應(yīng)力-應(yīng)變呈線性關(guān)系；混凝土軸心受壓時采用兩段式，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式如下：

${\mathrm{\σ}}_c=\left\{\begin{array}{cc}{f}_c\[1-{(1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_c^t}{{\mathrm{\ϵ}}_0})}^2\]& {\mathrm{\ϵ}}_c\≤{\mathrm{\ϵ}}_0\\ f_c& {\mathrm{\ϵ}}_0\<{\mathrm{\ϵ}}_c\≤{\mathrm{\ϵ}}_{cu}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，σ_c為壓應(yīng)變ε_c對應(yīng)的混凝土的應(yīng)力；f_c為混凝土的軸心抗壓強度；為梁受壓區(qū)邊緣混凝土的壓應(yīng)變；ε₀為壓應(yīng)力達到f_c時混凝土的壓應(yīng)變；ε_cu為混凝土的極限壓應(yīng)變；當混凝土的立方體抗壓強度不高于C50時，ε₀取為0.002，ε_cu取為0.0033；

對于重度損傷后加固的鋼筋混凝土梁在計算時不考慮受拉區(qū)混凝土作用，由于BFRP布及膠層厚度與梁高相比非常小，認為其橫截面形心的作用點位于梁的下邊緣處，建立集合關(guān)系如下：

$\frac{1}{\mathrm{\ρ}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_c^t}{{\mathrm{\ξ}}_n{h}_0}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_s}{(1-{\mathrm{\ξ}}_n)h_0}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_c}{y}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{tB}}{(1-{\mathrm{\ξ}}_n)h}---\left(2\right)$

式中，ρ為混凝土梁達到極限承載力時的曲率半徑；為梁受壓區(qū)邊緣混凝土的壓應(yīng)變；ξ_n為混凝土受壓區(qū)高度和截面有效高度的比值，即相對受壓區(qū)高度；h₀為截面的有效高度；ε_s鋼筋的拉應(yīng)力σ_s對應(yīng)的應(yīng)變；ε_c距中和軸距離為y處纖維的應(yīng)變；ε_tB為BFRP布拉應(yīng)力σ_tB對應(yīng)的應(yīng)變；h為梁截面高度；

加固后的重度損傷鋼筋混凝土梁，受壓區(qū)混凝土處于彈塑性階段，認為滿足重度損傷鋼筋混凝土梁在加固前鋼筋已經(jīng)屈服，加固后鋼筋仍處于屈服狀態(tài)；BFRP在受拉過程中應(yīng)力-應(yīng)變呈線性變化，結(jié)合上式得各材料的物理關(guān)系如下：

${\mathrm{\σ}}_c=f_c,{\mathrm{\σ}}_s=f_y,{\mathrm{\σ}}_{tB}=E_B{\mathrm{\ϵ}}_{tB}=E_B\frac{1-{\mathrm{\ξ}}_n}{{\mathrm{\ξ}}_n{h}_0}{\mathrm{\ϵ}}_c^{t}h---\left(3\right)$

式中，f_y為鋼筋的屈服強度；E_B為BFRP的彈性模量；

應(yīng)用公式(1)所示的混凝土受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式和公式(2)所示的幾何關(guān)系，通過積分運算分別求得受壓區(qū)混凝土的壓力F_c及其作用點到受壓區(qū)混凝土邊緣的距離y_c，如下所示：

$F_c=f_c{\mathrm{b\ξ}}_n{h}_0(1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{3{\mathrm{\ϵ}}_c^t})---\left(4\right)$

$y_c={\mathrm{\ξ}}_n{h}_0\[1-\frac{\frac{1}{2}-\frac{1}{12}{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{{\mathrm{\ϵ}}_c^t}\right)}^2}{1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{3{\mathrm{\ϵ}}_c^t}}\]---\left(5\right)$

根據(jù)截面應(yīng)力分布，沿梁軸向建立靜力平衡方程：∑F_x＝0，得

$f_c{\mathrm{b\ξ}}_n{h}_0(1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{3{\mathrm{\ϵ}}_c^t})-f_y{A}_s-E_B\frac{1-{\mathrm{\ξ}}_n}{{\mathrm{\ξ}}_n{h}_0}{\mathrm{\ϵ}}_c^t{\mathrm{hA}}_B=0---\left(6\right)$

式中，A_s為受拉鋼筋的總橫截面面積；A_B為不同層數(shù)BFRP的總橫截面面積；通過公式(6)求解得出ξ_n；

當時，受壓區(qū)混凝土被壓碎，截面破壞，梁喪失抗彎承載能力，對抗壓強度等級不大于C50的混凝土，取ε₀＝0.002，并代入公式(6)，經(jīng)整理得

aξ_n²+bξ_n+c＝0 (7)

則解一元二次方程可得

${\mathrm{\ξ}}_n=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}---\left(8\right)$

式中a、b和c為系數(shù)，分別表示如下：

a＝0.798f_cbh₀²，b＝0.0033E_BA_Bh-f_yA_sh₀，c＝-0.0033E_BA_Bh (9)

計算出a、b和c后，帶入公式(7)，即可計算出ξ_n；

則受壓區(qū)高度x_n為

x_n＝ξ_nh₀ (10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維布加固重度損傷梁的極限抗彎承載力計算方法，其特征在于，對受壓區(qū)混凝土軸心抗壓強度進行折減時，具體步驟如下：

S2.1在加固前損傷鋼筋混凝土梁受壓區(qū)高度范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)裂紋時，混凝土的抗壓強度取原混凝土強度等級對應(yīng)的軸心抗壓強度標準值，即

f_c＝f_ck (11)

S2.2在加固前裂紋擴展到損傷鋼筋混凝土梁受壓區(qū)高度范圍內(nèi)時，混凝土的抗壓強度值按下式計算：

f_c＝ηf_ck (12)

式中，為受損混凝土的抗壓強度折減系數(shù)，其中，為受彎區(qū)3條裂縫頂端至梁上邊緣最小距離的平均值，L₁、L₂和L₃為受彎區(qū)3條裂縫頂端至梁上邊緣的最小距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維布加固重度損傷梁的極限抗彎承載力計算方法，其特征在于，計算極限彎矩時，具體步驟如下：

根據(jù)截面應(yīng)力分布，以纖維布作用點建力矩平衡方程：∑M_B＝0，得

$M=f_c{\mathrm{b\ξ}}_n{h}_0(1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{3{\mathrm{\ϵ}}_c^t})\{h-{\mathrm{\ξ}}_n{h}_0\[1-\frac{\frac{1}{2}-\frac{1}{12}{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{{\mathrm{\ϵ}}_c^t}\right)}^2}{1-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{3{\mathrm{\ϵ}}_c^t}}\]\}-f_y{A}_s{a}_s---\left(13\right)$

式中：a_s纖維布距受拉鋼筋橫截面形心的垂直距離；

當時，受壓區(qū)混凝土被壓碎，截面破壞，梁喪失抗彎承載能力；對抗壓強度等級不大于C50的混凝土，取ε₀＝0.002，并代入公式(13)，經(jīng)整理得

M＝0.798f_cbξ_nh₀(h-0.412ξ_nh₀)-f_yA_sa_s (14)

式中，ξ_n為相對受壓區(qū)高度f_c為混凝土的軸心抗壓強度；h為梁截面高度；h₀為截面的有效高度；A_s為受拉鋼筋的總橫截面面積；f_y為鋼筋的屈服強度；a_s纖維布距受拉鋼筋橫截面形心的垂直距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種纖維布加固重度損傷梁的極限抗彎承載力計算方法，其特征在于，計算極限抗彎承載力時，對于三分點加載方式，鋼筋混凝土梁的極限荷載用下式表示：

$P_u=\frac{6M}{l_0}---\left(15\right)$

式中：l₀為梁的凈跨。