碳纤维材料在加固工程中的应用

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1、◇建工论坛◇科技园向导2011年第23期碳纤维材料在加固工程中的应用王宇栗凤娟(河南省对外建设有限公司河南郑州450000)【摘要】碳纤维，简称CFR．P，是近十年来在发达国家新兴的一种加固混凝土结构的新材料，以其优异的力学性能在工程领域日渐受宠，具有高强质轻，耐久耐腐蚀性好等特点。我国于上个世纪9O年代展开了对该项技术的研究，并于2003年颁布了行业标准，目前碳纤维已广泛应用到各种结构构件的加固工程中。本文对由于功能调整引起的构件加固进行了计算和介绍，进一步说明了这项技术应用的广泛性和有效性。通过实例对框架结构建筑功能调整中主、次粱构件进行了粘碳纤维加固结构计算，对碳纤维加固施工工艺和施

2、工要点进行了介绍。【关键词】框架结构；~t4-维；加固工程1．工程概况经验算截面满足抗剪承载力验算．故仅需对构件做构造处理增加某矿山企业主井大楼。框架结构60m高。现六层部分房间改为机环形箍或“u”形箍房，受到冲击力荷载增加。为保证结构安全。需对机房处五层顶梁板进3．4主梁加固设计行加固施工。经过方案论证和经济技术可行性分析．决定采用碳纤维主梁截面：bxh=300mmx600mm,原截面钢筋As0=1520mm2．A'sO=复合材料进行加固。760mm2。功能调整前截面弯矩M0=260kN．m。功能调整后截面弯矩2．材料特性M=350kN．m：功能调整前截面最大剪力Vmax0=360kN"

3、．功能调整后截本工程使用了日本进口的碳纤维~(ST300)，其主要性能指标见表1。面最大剪力Vmax=500kN表1碳纤维布主要性能指标3．4．1正截面加固计算混凝土受压区高度：x=75mm≥20【，根据公式(2)、(3)解得：Af=型号单位面积质量设计厚度设计抗拉强度弹性模量140．2ram2。(g·cm(mm)(fdMp~)(E~Mpa)采用在梁底粘贴300mm宽碳纤维布四层(Af=~50．3ram2)．可满足CF—HS一300R3000．16734002．3xlo5设计和使用要求。经验算截面满足抗剪验算。3．4．2斜截面加固计算3．加固设计验算截面尺寸：0．2513cfc0bh0=8

4、23kN>Vnlax，截面满足要求。3．1基本假定原次梁斜截面承载力：VH=0．7~hft0bh0+1．25fyv0Asv0sh0=443kN>(1)受拉区混凝土的作用忽略不计。Vmax满足要求(2)梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应符合平截面假定。经验算截面满足抗剪承载力验算．故仅需对构件做构造处理增加(3)碳纤维材料采用线弹性应力一应变关系：~rcf=Ecfxecf“环”形箍或“U”形箍3_2设计方法3．5构造做法根据《混凝土结构加固设计规范)(GB50367-2006)的规定，在矩形为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力．在梁端每侧截面受弯构件的受拉边混凝土表面上粘贴碳纤维进行加

5、固时．其正截粘贴⋯U’形箍面受弯承载力应按下列公式确定：1．柱边3个u形箍：2．次梁每侧2个u形箍M~

6、—碳纤维的有效截面面积f2)用压缩空气机吹去混凝土表面粉尘并清理干净．保持混凝土表f_—_考虑碳纤维实际抗拉应变达不到设计值而引用的强度利面干燥。用系数4-3粘贴碳纤维Af-_一实际应粘贴的碳纤维截面面积粘贴碳纤维布应符合下列要求：km——碳纤维厚度折减系数。(1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。3-3次梁加固设计(2)按照工艺规定配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。次梁截面：b×h=250mmx600mm；原截面钢筋：As0：91lmm2．A's0：(3)用专用的滚筒沿着碳纤维方向多次滚压，挤出气泡，使浸渍树402mm2；功能调整前截面弯矩：M0=150kN·in，功能调整后截面弯矩：

7、脂充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布。M=200kN．I11；功能调整前截面最大剪力：Vmax0=190kN．功能调整后截(41最后在碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。面最大剪力：Vmax=260kN。(5)待碳纤维完全干燥后，外面抹防护水泥砂浆并与原抹灰层找平。3．3．1正截面加固计算5．实施效果混凝土受压区高度：x=52mm~>2ct，根据公式(2)、(3)解得：Af=(1)加固后的碳纤维与原混凝土之间能共同工作