碳纖維加固技術(shù)在改造工程.doc

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1、碳纖維加固技術(shù)在改造工程中的應(yīng)用摘要：碳纖維具有強(qiáng)度高、自重輕、施工方便、快捷、應(yīng)用廣泛等優(yōu)良性能，因而利用碳纖維布加固鋼筋混凝土構(gòu)件以提高承載力及延長壽命是目前比較流行的方法，在建筑業(yè)中有著廣泛的進(jìn)展前景。本文以一個小型改造工程應(yīng)用為例介紹了碳纖維復(fù)合材料在因功能改變引起荷載變化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固中的計算方法和施工工藝，供同行參考。關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)碳纖維布加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。

2、碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家，我國起步專門晚，近年來進(jìn)展十分迅速，在航空、航天、汽車、環(huán)境工程、化工、能源、交通、建筑、電子、運(yùn)動器材等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。采納碳纖維布加固具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：1、抗拉強(qiáng)度高，是一般鋼材的10倍；2、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性；3、自重輕（約200g/m2），密度只有一般鋼材的1/411/11；差不多不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，適用范圍廣，適合任何形狀；4、施工簡便（不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)

3、材料），沒有濕作業(yè)，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好；5、適用范圍廣，施工工期短。1、工程概況四平市站前住宅樓，建筑于90年代初，底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，底部2層框架，上部4層住宅。原設(shè)計1，2層為餐廳（活荷載為2.5KN/m2）,廚房（活荷載為4.0KN/m2）設(shè)在一層。現(xiàn)打算重新裝修開設(shè)肯德雞連鎖店，將廚房移到2層，原1層廚房位置設(shè)售餐臺。由于功能改變導(dǎo)致荷載增大，原2層局部梁將不能滿足設(shè)計要求，需要加固。通過方案論證和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性比較，決定采納碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固。2、材料特性⑴本工程使用德國進(jìn)口的碳纖維

4、布（C200），其要緊性能指標(biāo)見表1：11/11⑵粘貼用樹脂采納國產(chǎn)JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠，其要緊性能指標(biāo)見表2：表2：配套膠要緊性能指標(biāo)3、加固設(shè)計3.1差不多假定碳纖維材料加固后混凝土梁的極限承載力計算采納如下差不多假定：受拉區(qū)混凝土的作用忽略不計；11/11梁受彎后，混凝土、鋼筋及碳纖維應(yīng)變符合平截面假定；（3）碳纖維材料采納線彈性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：σcf=Ecf×εcf且εcf<0.01。3.2加固設(shè)計依照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146:2003）［1］的規(guī)定，采納以概率理

5、論為基礎(chǔ)的極限設(shè)計法進(jìn)行計算?？紤]到作用在加固結(jié)構(gòu)上的活荷載差不多卸除，故不考慮二次受力的阻礙。取A軸梁跨中為例梁截面：b×h=350mm×650mm，C30混凝土，原梁配有As0=2900mm2As0＇=980mm2設(shè)計彎矩：Mu=510Kn·m按原設(shè)計計算最大彎矩設(shè)計值：x=(fyAs－fy＇As＇)/fcb=115mmMu=fcbx(h0－x/2)+fy＇As＇(h0－a’)=14.3x350x115x(585-57.5)+300x980(585-40)=463.6kN·m11/11本設(shè)計采取在

6、梁底粘貼300mm寬碳纖維布3層（Acf=99.9mm2）,按規(guī)程公式計算碳纖維片材厚度折減系數(shù)：km=1-ncfEcftcf/420000=1-3x2.3x105x0.111/420000＝0.818[εcf]=kmεcfu=0.017>0.01取[εcf]=0.01界限相對高度：ξcfb=0.8Xεcu/(εcu+[εcf])=0.8×0.0033/((0.0033+0.01)=0.1985混凝土受壓區(qū)高度x和受拉面上碳纖維片材的拉應(yīng)變εcf應(yīng)按下列公式進(jìn)行計算：1）、fcbx=fyAs－fy＇A

7、s＇+EcfεcfAcf2)、x＝0.8εcu/εcu+εcf解得：ξcfbh＝0.1985x650＝129<χ≈137mm<ξbh0=329m;εcf=0.0051依照規(guī)范公式4.3.2-1,11/11M=fcbx(h0－x/2)+fy＇As＇(h0－a’)+EcfεcfAcf(h－h(huán)0)=14.3x350x137x(585-68.5)+300x980(585-40)+2.3x105x0.0051x99.9x65=524kN·m由計算結(jié)果可知通過加固，此梁的最大彎矩設(shè)計值比原來提高了13％。3.3構(gòu)

8、造做法為了加強(qiáng)梁底碳纖維布的錨固及增加梁的抗剪能力,在梁端每側(cè)粘貼160mm寬U型箍1道,在主次梁相交處每側(cè)粘貼160mm寬U型箍1道。U型粘貼的粘貼高度宜取構(gòu)件截面高度。關(guān)于U型粘貼形式，宜在上端粘貼縱向碳纖維片材壓條。［2］考慮到碳纖維布多層粘貼時受施工現(xiàn)場阻礙的因素較大，建議受彎構(gòu)件粘貼碳纖維布的層數(shù)不應(yīng)超過3層。4、施工工藝一般工藝流程為卸荷—基底處理—涂底膠—找平—粘貼—愛護(hù)。11/11考慮本工程專門施工環(huán)境因素，加固中應(yīng)進(jìn)行卸荷。加固前先將板