浅谈碳纤维布加固混凝土结构.pdf

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1、兰!丝垒篁!塑!叁篁!垫塑!鋈堕壅垫：：：：：堕三垫垄浅谈碳纤维布加固混凝土结构■徐建，罗燕■中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330000摘要：文章主要就碳纤维布结构加固技术、原理和应该进行论述。关键词：碳纤维布混凝士结构加固1碳纤维布结构加固技术简介碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家，在航空、航天、汽车、环境工程、化工、能源、交通、建筑、电子、运动器材等众多领域得到了广泛的应用。碳纤维增强聚合物是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。2碳纤维布加固的原理用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是，碳

2、纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。3案例分析3．1工程简介某住宅楼，建造于80年代末，底部框架剪力墙结构结构，底部2层框架，上部4层住宅。原设计1，2层为办公室(活荷载为2．5KN／m2)，餐厅(活

3、荷载为4．0KN／m2)设在一层。现计划重新调整布局，将厨房移到2层，原1层办公室位置设出售台。由于功能改变导致荷载增大，原2层局部梁将不能满足设计要求，需要加固。经过方案论证和经济技术可行性比较，决定采用碳纤维复合材料进行加固。3．2材料性能(1)本工程使用的碳纤维布，其主要性能指标见表l：表1碳纤维布主要性能指标单位面积质量设计厚度抗拉强度弹性模量型号(g／cm-2)fcf(Mpa)E。f(Mpa)UD02002000．11149002．3×105(2)粘贴用树脂采用JGN型建筑结构胶，其主要性能指标见表2表2配套胶主要性能指标拉伸强度压缩强度剪切强度适用温度可使用时问种类MPaMpa℃基

4、底树脂0～3815～30(JGN—E)修补树脂>28>50>18O一38>40(LGN—F)粘结树脂>28>50>180—38>60(JGN—D)(3)碳纤维材料采用线弹性应力一应变关系：仃。f=E。fX'gel且8cf<0．Ol。4碳纤维布结构加固设计4．1基本假定(1)碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算采用如下基本假定：(2)受拉区混凝土的作用忽略不计；(3)梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应变符合平截面假定；4．2设计根据《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的规定，采用以概率理论为基础的极限设计法进行计算。考虑到作用在加固结构上的·88·活荷载基本卸除，故不考虑二次受力的影响。取

5、梁跨中为例梁截面：b×h：350mmX650ram，C30混凝土，原梁配有A曲=2900mm2A曲’=980ram2设计弯矩：M。=510Kn·m按原设计计算最大弯矩设计值：x=(‘A。一fv，A。’)／fob=115mmMu=fcbx(ho—x／2)+‘，A。，(ho—a’)=14．3x350x115x(585—57．5)+300x980(585—40)=463．6kN本设计采取在梁底粘贴300ram宽碳纤维布3层(Ad=99．9mm2)，按规程公式计算碳纤维片材厚度折减系数：k。=l—n。fEcft。f／420000=】一3x2．3x105x0．111／420000=0．818．[￡。f]

6、=km8。fu=0．017>0．叭取[8。f]=O．01界限相对高度：￡抽=0．8Xe。。／(￡。。+[8cf])=0．8×0．0033／((0．0033+O．01)=O．1985混凝土受压区高度x和受拉面上碳纤维片材的拉应变s。f应按下列公式进行计算：(1)fcbx=fyA。一fy，A。’+E。f8。fA。f(2)X=0．8￡。／e“+8cf解得：董。fbh=0．1985x650=129

7、5—68．5)+300x980(585—40)+2．3x103x0，0051x99．9x65=524kN·nl由计算结果可知经过加固，此梁的最大弯矩设计值比原来提高了13％。3．3构造为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力，在粱端每侧粘贴160mm宽u型箍1道，在主次梁相交处每侧粘贴160mm宽U型箍l道。u型粘贴的粘贴高度宜取构件截面高度。对于u型粘贴形式，宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条。