预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的分析

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碳纤维布加固钢筋混凝土梁的原理与施工技术探讨

四川建筑　第卷6期　碳纤维布加固钢筋混凝土梁的原理与施工技术探讨杨　波(绵竹市建设工程质量安全监督站,四川德阳618200) 【摘　要】　碳纤维具有强度高、自重轻、施工方便、快捷、应用广泛等优良性能。

以某工程为例,介绍了碳纤维复合材料在结构构件加固中的计算方法、施工工艺等。

【关键词】　碳纤维复合材料;　混凝土结构;　加固技术【中图分类号】　T U74613 【文献标识码】　B [收稿日期]2009-02-16[作者简介]杨波(1974～)男,工程师。

在钢筋混凝土结构使用过程中,由于各种原因,经常会造成钢筋混凝土主体构件开裂。

对混凝土构件的裂缝可以采取多种方法进行补强加固,其中碳纤维布加固技术是新近发展起来的一种结构加固方法。

1　碳纤维加固结构构件技术原理碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、质量轻及耐腐蚀性好等特点。

加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要为碳纤维材料与配套树脂。

碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10倍左右,而弹性模量与钢材相当,某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至是钢材的两倍以上,且施工性能与耐久性良好,是一种很好的加固修复材料;配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂,前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量,而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体,并且共同工作,提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力,达到对结构构件进行加固、补强的目的。

2　加固工程概况某三层工业厂房,底层采用梁柱结构,主梁跨度为812m ,梁间距为6m,梁截面尺寸为250mm ×580mm;上层为砖混结构。

主梁采用预制钢筋混凝土梁,顶端通过预埋件与柱侧预埋钢板进行焊接。

混凝土强度等级为C25,当龄期达到60d 时对其进行取芯,强度代表值为2013M Pa,没有达到设计要求。

对其分析原因后,决定选择粘贴碳纤维布进行加固。

3　碳纤维布加固框架梁设计311　基本假定用碳纤维材料加固后,混凝土梁的极限承载力计算与普通混凝土梁有所不同,其基本假定为:(1)受拉区混凝土的作用忽略不计;(2)梁受弯后,混凝土、钢筋及碳纤维应变符合平截面假定;(3)碳纤维材料采用线弹性应力-应变关系:σcf =Ecfεcf 。

预应力碳纤维布加固混凝土梁

离现象。１采用预应力碳纤维布加固的构件，）由于碳纤维布在被于碳纤维布张拉后呈直线，因此粘贴前构件底应严格涂刷底胶与
加固到构件上开始受力之前已有较大的应变，碳纤维布可以较早整平，如构件底上凹，粘贴会出现脱胶现象，粘贴质量得不到可靠参与工作并发挥较大作用，以，所利用这种方法加固的构件可以保证。考虑到张拉时梁会出现反拱，以将梁底找成略微下凸的可明显提高梁的开裂荷载、服荷载和极限荷载，屈减小梁在使用阶弧形。为了保证构件和碳纤维之间的粘结，应该按使用说明均匀段的变形和梁内主筋的应力，对预应力混凝土桥梁加固效果更为混合底层树脂主剂和硬化剂，在可操作时间内均匀涂抹在粘贴面明显。２预应力碳纤维布加固混凝土构件，）在碳纤维和结构粘结上。涂抹好的混凝土表面细微不平处，要采用找平胶处理。５预）
等优点，因此，碳纤维布加固混凝土结构技术具有重要的工程应的粘贴表面要求平整，而普通碳纤维布加固曲面也可以。预应力
用价值。但是在碳纤维布的理论研究和实际工程应用中，逐渐发碳纤维布加固，同时要考虑张拉，由于碳纤维布这种材料独特的现碳纤维布加固有其固有弊端：）１强度不能充分发挥，固效率性质，加对夹具也有特殊的要求。不高。钢筋的极限应变取００，纤维布应变值近似于００，．１碳．１只我国现行的预应力碳纤维布加固混凝土构件技术施工工艺占碳纤维布极限应变的１％～２％，００碳纤维布的高强特性没有得

浅谈碳纤维布加固钢筋混凝土梁的新方法

碳纤维布是一种由碳纤维和树脂组成的复合材
迟碳纤维布脱落破坏，提高极限强度。实验结果表
明，当预加应力水平达到５％一７％时，００高应力的碳纤维布所剩变形能力有限，碳纤维布在初期断裂，
反而减少梁的强度。合适预加应力水平应在５％０左右。２０００年，ａｂｔ１实验表明预加应力水平Ｄｒｙｅａ．
摘
要：简单介绍了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的新方法，并论述了其发展状况和技术优势。
文献标识码：Ｂ文章编号：６３—６５（０８０１７０２２０）６—０５０１２— ２
关键词：纤维布；固；术优势碳加技中图分类号：４５７２Ｕ４．
其效果更为明显。（）２预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁，在碳纤维和结构粘接界面上会产生很大的剪切应力，采
用合理可靠的锚固方式可以避免或推迟碳纤维布与
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁是对碳纤维布施加一定预应力，碳纤维布产生一定量初期变让形，碳纤维布可以立即参与工作，这样抑制结构的变形与裂缝的发展，分发挥碳纤维布的高性能。由充于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的方法采用了
适用于极其恶劣的环境。
１３目前存在问题和今后研究的重点．
应力碳纤维布发生粘结破坏。对于预应力水平，

碳纤维布在混凝土框架结构梁的加固应用

碳纤维布在混凝土框架结构梁的加固应用摘要：本文结合某教学楼加固的具体工程实例，阐述了碳纤维布加固的机理及加固施工工艺，工程实践表明：通过粘连碳纤维布的加固处理，能有效的提高混凝土框架结构梁的承载力。

关键词：加固机理；碳纤维布；承载力中图分类号：tq327.3 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数1.引言钢筋混凝土结构广泛应用于建筑结构中，混凝土碳化、介质侵蚀、碱骨料反应等原因，经过长时间的使用，梁体的承载力或耐久性均会有所下降，最直接的处理方法就是拆除重建或补强加固。

常用的加固方法主要包括：加大混凝土截面加固法、外包钢加固法、粘钢加固法、预应力加固法以及粘贴碳纤维补强加固。

采用碳纤维加固是目前比较可行的方法之一，实际上，碳纤维布增强混凝土结构在实际应用中有很多优势，比如良好的承载力、不腐蚀、防磁化、重量轻、不占用空间等。

2.碳纤维布的物理力学性能2.1物理性能与应用按高分子材料的种类可分为碳纤维布（cfrp）、玻璃纤维布（ gfrp）和芳纶加劲布（afrp）三种，其中以碳纤维布的应用最为广泛。

碳纤维布具有较高的抗拉强度，约为普通钢材的10 倍，弹性模量与钢材处于同一数量级；自重轻，每平方米质量为3 mm 厚钢材的1p100 ；厚度小，其厚度为1～2 mm ，是一种高效的结构加固修补材料。

2.2力学性能碳纤维布是一种正交异性材料，通常在纤维方向具有很高的强度，而在垂直于纤维的方向强度较低。

一般，将碳纤维布的主拉应力方向沿加固混凝土梁体的纵向布置，与受力钢筋方向一致，这种加固方式为单向加固。

当需要双向加固时，可采用双层粘贴的方式实现。

从前人的试验分析基础上得到的应力应变曲线可知，碳纤维布的应力—应变关系在断裂前基本上是一条直线，即碳纤维布在工作应力范围内基本上表现为线弹性，不存在屈服点或塑性区。

3.碳纤维布的加固机理[1、3]3.1梁体加固机理采用碳纤维布粘贴加固混凝土梁，一般是粘贴在梁底受拉区，以提高截面的抗弯承载力，这时碳纤维布的作用类似于梁底受拉钢筋。

试论预应力碳纤维布在加固混凝土梁中的应用

的预应力施加方法有以下三种：反拱技术。先将纤维布材粘贴到梁 ① 底，然后利用千斤顶在梁跨中位置使其产生反拱，待纤维粘贴树脂达到强度后，撤去千斤顶。梁在自身重量及弹性恢复的过程中，维被拉伸，纤这种梁与纤维之问的剪应力使结构处于预应力状态。② 利用张拉设备直接张拉。对于碳纤维布，可通过张拉机械张拉后，持张拉力将纤维保布粘贴到梁的底面，待环氧树脂凝固硬化后再逐步释放预应力，并做好端部锚固。 ③利用碳纤维布与混凝土梁间的相互作用施加预应力。应当指出：用碳纤维布材对受弯构件进行体外预应力加固，应工艺较非预应力碳纤维布加固复杂，且须设计专门的施工机具以对碳纤维布进行张拉。施工机具应满足以下三点：可对碳纤维布材进行有效张 ① 拉； ②用于锚固碳纤维布的装置应有很强的锚固能力，以保证可将碳纤维布张拉至较高的应力水平，锚固装置本身必须具有较大刚度，且从而保证在承受较大的外力时不会发生大变形，避免碳纤维布截面应力分布不均匀而过早被拉断；张拉完成后应便于对受弯构件进行粘贴加固， ③
中图分类号：Ｕ２文献标识码：文章编号：０９— ０７２１）５－１６－１Ｔ５８Ｂ１０４６（００００８０
作为一种高科技材料，碳纤维增强塑料具有无磁性、绝缘性和高疲劳强度的特点在建筑领域应用广泛，复合纤维加固法是采用环氧树脂胶或其它建筑结构胶，将高强复合纤维布直接粘贴在被加固混凝土结构薄弱部分，与被加固结构形成整体，同受力，共以限制裂缝的发展，提高梁的抗弯和抗剪承载力。

碳纤维布在钢筋混凝土工程加固处理中的应用

ｆｃｏｒｅｍｅｏｃｓｉｎｔＰｒｅｓｇｎ
胡启国ＨｇｏＵＱｉｕ
摘
要：文结合工程实例，细阐述了碳纤维本详
筑钢材十倍，弹性模量与钢材相当，些而某
服后，筋的作用逐渐被碳纤维代替，纤箍碳维的应变发展加快，变值要高于箍筋的应应
表１碳纤维布主要性能指标
② 梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应变符
合平截面假定；碳纤维材料采用线弹性应 ⑧ 力一应变关系：＝ｄ￡。本工程建成ｏｄＥＸｄ因
后未经装修使用，加固设计时忽略碳纤维二
形成一个复合性整体，且共同工作，高并提结构构件的抗弯、剪承载能力，到对结抗达构构件进行加固、强的目的。补
文章编号：０ — ４２２００ — １１０１８０２（０８）７０ — ２０９
１工程概况
怀化市某住宅小区建筑工程，建设方在
２１碳纤维加固钢筋混凝土抗弯构件．钢筋混凝土受弯构件的抗弯加固，是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区，替或补代充钢筋的受拉性能，而提高构件的抗弯承从载力。粘贴碳纤维后，构件收拉区混凝土在开裂前，纤维的应变很小；混凝土开裂碳在

预应力碳纤维布加固混凝土梁有限元分析

亓路宽，杨友林，张治华等．部分粘贴ＣＲ￣固钢筋混ＦＰｆｌ
凝土梁的试验研究［．公路，２０（）１２Ｊ］０７１： — ６０２
尚守平，彭晖，童桦等．预应力碳纤维布材加固混凝土
状与展望【．工业建筑．２０，３（）３２．Ｊ１０００１： — ６０２［牛赫东，吴智深．预应力ＦＰ３］Ｒ纤维布粘结补强技术中的界面剪切应力传递ｆ】ｃ．第二届全国土木工程用纤维增强复
图ｌ移动端外部情况７
保护罩可每隔一定时间拆下检查结构表面隋况。
４结语
防落梁装置能有效地预防桥梁在震动时发生
坍塌，是桥梁安全保证的一个 “ 保险” ，而从防落梁装置在宿新高速工程中的应用情况来看，其
安装简便，外表美观，具有很高的应用价值。目前国内的防落梁装置还属于初步应用阶段，随着桥梁安全性的要求越来越高，其将得到更高的重
２材料和模型参数
试验用的再生混凝土梁的混凝土强度设计值为Ｃ０３，再生骨料的取代率分别是０、５％、％０ｌ００％，梁的截面尺寸均为ｂ× １０：５ｍｍ ×３００ｍｍ，跨度Ｌ１０ｍ＝５０ｍ，纵向受拉钢筋为２８的螺纹钢，全梁均匀设置箍筋为６０，架立钢筋＠１０为２８圆钢，混凝土保护层厚度为２ｍｍ。试验０梁的截面尺寸及配筋如图１所示。
图４现场加载图
４有限元分析

碳纤维加固钢筋混凝土梁剥离破坏分析

一
骂臣骂画
．
骂
＋
＝虚力、离Ｉ楚
Ｉ
图１
中加载，剪跨较小，支座附近就容易出现剪这样切裂缝，在裂缝附近碳纤维布和混凝土界面形成应力集中；另外碳纤维布的粘结延伸｝较 ∈ 度小又没有可靠的附加锚固的情况下，一般会发生端部剥ＵＯＪＪｌ．
川
高新技术
碳纤维加固钢筋混凝土梁剥离破坏分析
米力王玉清张鑫鑫
（内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特０００）１００
摘要：据现有研究成果，根对剥离坏形式、离破坏过程进行分析，破剥对影响剥离破坏的因素进行论述，出预防玻璃破坏或提高提
ＣＲＦＰ布应变达到容许应变之前不发生剥离破坏。但试验表明，ＦＰＣＲ布加固混凝土结构效果的好坏与ＣＲＦＰ与混凝土问的粘结性能优劣联系紧密，且ＣＲ布剥离破坏是一种常见的破ＦＰ坏形式，这种破坏很突然，脆性很大，ＦＰ布的ＣＲ利用效果也较差。１碳纤维加固混凝土梁剥离破坏形式１．１按照剥离破坏发生的位置分类按照剥离破坏发生的位置可分为端部剥离破坏和中部剥离破坏。１．端部剥离破坏．１１这种剥离破坏始于端部，向跨中开展。并这种破坏是由于端部应力集中造成的，和加载方式、维布的粘结长度等素有关，碳纤如两点集
抗剥离破坏能力的方法关键词：纤维；筋混凝土碳钢
引言
如图１：
对经ＣＲＦＰ加同后的受弯卡件正截面、勾斜３影响剥离破坏的截面承载力及受压构件承载力、延性的研究较闲素多，ｈ十设｝算方法也较成熟。但以上计算方法郜纤维片材与混凝 — — — — 是基于ＣＲＦＰ布与混凝土之间牢同粘结，存土之间的剥离破坏是ｆ破坏发｝一剥离生・

预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究——以其对钢筋混凝土梁力学性能的增强为例

何
令：预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究
５结
论
有限元模拟分析的结果表明，粘贴碳纤维布能
够明显地提高增强ＲＣ梁的承载能力，碳纤维布施
加预应力后提高程度更为明显．粘贴碳纤维布能够降低增强ＲＣ梁破坏时的挠度，碳纤维布施加预应力后增强ＲＣ梁的挠度更小．粘贴碳纤维布加固的
重庆三峡学院学报
碳纤维布采用Ｓｅ４单元，理想弹性材料，在ｈｌ１ｌ
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁时，其预应力的
施加利用了升温法（碳纤维布线膨胀系数为负）预．应力大小的确定应遵守以下原则：１．碳纤维布与界
面的剪应力不应超过粘接剂的抗剪强度；２．被加固的钢筋混凝土梁顶部不能出现开裂ｐ］－．４
２材料及单元特性
２１混凝土．
混凝土本构关系根据《混凝土结构设计规范》（Ｂ０１）采用：Ｇ５００
（Ｉ２ｅ
【ｃ厂
其中：ｃｆ为混凝土的抗压强度；０００２Ｐ＝．３．＝．，００３００混凝土采用Ｓｉ６ｏｄ５单元，破坏准则采用ｗｉｉＷａｋｌｌａ１ｍ．ｒｅ五参数强度准则，屈服准则采用多线性随动ｎ强化模型（ＩＭＫＮ）［．１１
▲
（ ▲ ）－
ｃ碳纤维布有限元模型图３有限元模型
４有限元分析结果
，
现将通过有限元程序分析获得的模型梁的结
￡ｐｎ￡
０￡￡
ｔ

预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的施工技术

１引言
的解决上述问题，也使ＣＦＲＰ布强度得到了更充分利用。本文主
ＦＲＰ布加固混凝土梁施工技术、工艺及相关应用要碳纤维片材是种高强度的材料，常常应用在土木领域强度大要对预应力Ｃ点进行介绍。３０００ＭＰａ以上，是钢筋强度的十几倍，但就弹性模量与强度相比低了很多，通常一般是２１０ＧＰＡ，和钢筋相似。碳纤维片材需相当
２预应力ＣＦＲＰ布加固混凝土梁的原理
大的变形才可发挥高强度材性特点，普通的碳纤维片材对混凝把ＣＦＲＰ布预张拉以后粘贴在需要加固混凝土梁的底面，等土的受弯构件加固时，钢筋屈服的时候碳纤维片材发挥出的强粘贴树脂养护到预定的粘贴强度及采取必要的端部锚固措施以度还不到２０％，对碳纤维片材施加预张拉力后可以体现出材性后释放ＣＦＲＰ加荷载前，ＣＦＲＰ布就已经承受了较大预拉应力，让上优越性能，对于卸荷以后的构件，预张拉力加了以后，构件在其高强度特点能够提前发挥，提高了加固效果，如图１所示。因荷载承载前碳纤维片材有了提前应变，但二次受力梁，预张拉力预应力存在可使ＲＣ梁中的钢筋应力降低且ＣＦＲＰ布在ＲＣ梁没仍可有效控制和愈合已经有的裂缝，有利于梁长期使用；另外，有开始受力之前已有较大应变，所以当被加固构件开始受力的主动受力方式可进一步的提高受弯构件的受力性能，让梁截面时候ＣＦＲＰ布可立刻参与到工作中并发挥很大作用，但钢筋在使中和轴减小，混凝土的受压区会增大，充分的利用混凝土材性，用阶段承载力同时得到了明显提高，更有效降低了ＲＣ梁在使用受弯构件的被加固效果才好更明显。现有的预张拉碳纤维布方阶段的变形，这一点是符合工程加固要求的。法主要包括反拱法、梁底环绕布法、工作床张拉法、梁上张拉法等，但真正的适合实际工程用途张拉技术还未发展成熟，和普通的碳纤维片材加固受弯构件相比，多数张拉方法仍需特别设备，如工作床、大型汽车等。 ’

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度研究

ｐｐｒａａｙｅｈｈｎｅｏｅｕａｔｆｅｓｏＣｂａｔｅｇｈｎｄｗｉｒｓｒｓｅＦＰ，ａｄｔｅａｅｎｌｚｓｔｅｃａｇｆｆｘｒｌｓｉｎｓｆＲｅｍｓｓｎｔｅｅｔｐｅｔｓｄＣＲｌｆｒｈｅｎｈ
ｅｆｃｓｏｅｔｅｓｎｏｃｎｔｅｓｉｎｓｏｔｅｇｈｎｅｅｍｓＴｕｓｔｅｃａｇｎｇｐｏｒｓｆｔｅｌａｆｅｔｆｐｒｓｒｓｉｇｆｒｅｏｈｔｆｅｓｆｓｒｎｔｅｄｂａ．ｈｈｈｎｉｒｇｅｓｏｈｏｄ— ｆ
ｄｆｅｔｏｕｖｓｉｎｌｚｄ，ａｄｔｅｄｆｅｔｏｕｖｓａｐｏｉｔｌｅａｄｄａｏｏｅｙｔｒｅｓｒｉｈｅｃｉｎｃｒｅｓａａｙｅｌｎｈｅｃｉｎｃｒｅｉｐｒｘｍａｅｙｒｇｒｅｓｃｍｐｓｄｂｈｅｔａｇｔｌｌｅ．Ｏｎｈｂｓｓｆｈｅｔａｇｔｌｎｂｌｎａｍｅｈｄ，ｔｅｏｍｕｌｆｒａｃｌｔｎｔｄｆｅｔｏｏｉｓｎｔｅａｉｏｔｓｒｉｈ —ｉｅｉｉｅｒｔｏｈｆｒａｏｃｌｕａｉｇｈｅｅｃｉｎｆｌｓｒｎｔｎｅｅｎｏｃｄｂｅｍｓｕｉｇＣＦＲＰｓｐｏｏｅｔｅｇｈｅｄｒｉｆｒｅａｓｎｉｒｐｓｄ，ａｄｉｓｒｓｌｓａｅｃｍｐｒｄｗｉｈｘｒｍｅｔｌｎｔｅｕｔｒｏａｅｔｔｅｅｐｅｉｎａｈ

预应力碳纤维布在桥梁加固中的研究

路桥科技159预应力碳纤维布在桥梁加固中的研究李鹏璟（河南信工程监理有限公司，河南洛阳 471000）摘要：近年来，我国大力发展基础设施建设，各地公路、桥梁建设如雨后春笋般蓬勃发展，作为连接道路不可跨越地段的唯一方式，桥梁的重要性不言而喻。

为了保障桥梁稳固，本文提出采取预应力碳纤维布进行加固处理，以期全面提升工程质量。

关键词：预应力碳纤维布；桥梁加固；工程概况1 预应力碳纤维布的优势目前，桥梁加固方法很多，作为继加大混凝土截面、粘贴钢板加固法之后出现的又一种新型结构加固技术，预应力碳纤维布加固技术具有显著的优势，具体包括以下两点。

（1）“变被动为主动”。

在加固时，普通碳纤维布可直接在加固构件表面粘贴，受力作用下，结构变形到一定程度后，碳纤维布才能承受荷载，而非与结构同时受力，仅可被动接受上部结构荷载，这种现象也被称为“应力滞后”。

在施加预应力之后，通过预应力的作用，可将碳纤维布张拉变形和加固构件形成一个整体，共同受力。

这就相当于结构在二次受力前，碳纤维布已经具备抵抗变形应变的能力，能够提前充分发挥碳纤维布的高强性能，属于主动加固，加固效果更显著。

（2）有效减少及控制裂缝。

预应力施加之后，碳纤维和加固构件共同形成一个整体，相当于将预拉力提前施加到梁底，促使加固构件向上弯曲变形构成反拱，此时加固后的构件能够抵消部分上部荷载，增加结构的使用承载能力，甚至可以起到减小或闭合结构上裂缝的作用，同时，还能制约新裂缝的出现，改善结构使用性能。

2 工程概况某桥梁工程为装配式预应力钢筋混凝土空心板桥，通车运营多年后，在桥梁空心板梁底处出现了大量裂缝，主要为横向裂缝、纵向裂缝，部分裂缝伴有渗水、泛白情况。

此外，在桥台台帽、桥墩位置出现了部分混凝土破损等病害，对桥梁安全性、耐久性影响很大。

3 加固方案根据现场调查可见，本工程纵、横向裂缝较多，部分空心板铰缝严重脱落，存在单板受力情况，导致承载力储备折减严重。

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析

了８０的箍筋。试验加载如图１示，ＣＲ＠１０所ＦＰ加固方法及试验梁加载方法见表１所示。
注：安徽省省级自然科学研究项目（Ｊ０Ｏ２５Ｋ２１Ｂ３）
拉应力作用，完全符合加固中碳纤维布实际的受
力状况。
一佬构如阅与对久 ‘ §Ｂ§Ｉ！ｌＩＥ § Ｅ
《５ｊ左技末》０１４总第７ｆ２１年第期８期
３２模型的建立．
破坏形态都与试验结果比较吻合。４２荷载一．挠度曲线
根据试验梁的几何尺寸及配筋情况，建立的三维数值模型如图２所示。因模型是一个复合受力体系，各单元之间通过共用节点来实现不同材料单元之间的链接以及单元间的节点位移协调和
铑构如阅与对久
ＰＳＥＳＥＮＯＬＧＹＲＥＴＲＳＴＣＨＯ
《预左巾末》０１第期第７技２１４总８年期
预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析
肖红菊
孙玉永
２４０）４００
（陵学院土木建筑系安徽铜陵铜
元模型，同时考虑了混凝土开裂和压碎所导致
支座处出现应力集中情况，并结合实际情况，在
该两处都增加了钢垫板。
的刚度下降，与实际情况更符合。同时实际中
混凝土材料的不均匀性，来自试验本身的误
差，另外在有限元分析中未考虑钢筋与混凝土
的拉裂、压碎、随性变形及徐变、单元生死等性
能；用ＬＮ８ＩＫ单元来模拟铡筋，该单元具有塑

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的研究

文章编号:100926825(2007)0820063202碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的研究收稿日期:2006210219作者简介孙正强(682),男,工程师,中铁八局昆明房屋建筑有限公司,云南昆明　65李　政(2),男,工程师,湖南中大勘测设计研究院,湖南长沙　5苏启斌(2),男,工程师,中铁八局昆明房屋建筑有限公司,云南昆明　65孙正强　李　政　苏启斌摘　要:对使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行了介绍,通过理论分析提出了梁底初始拉应变和极限弯矩的计算公式,从而为碳纤维布加固梁抗弯承载力计算提供了理论依据。

关键词:碳纤维布,结构,极限弯矩,抗弯性能中图分类号:TU375.1文献标识码:A 近年来,由于超载、使用功能变化或钢筋锈蚀造成钢筋混凝土结构、构件不能满足承载力和正常使用功能的现象较为常见,对此类结构目前普遍采用加固技术进行修复。

外贴纤维布的加固方法由于耐腐蚀、施工简便、自重小、不占用使用空间等优点而成为一项新兴加固技术。

将碳纤维粘贴于钢筋混凝土梁的底部,可以提高结构的抗弯承载力、控制裂缝宽度、提高裂缝分散能力、增加结构刚度、改善其受力性能,但由于结构形式和材质都发生了变化,对其进行抗弯设计计算时,必须考虑二次受力。

1　基本假定1)加固后的梁符合平截面假定。

2)混凝土受压应力应变关系计算梁底初始拉应变时,梁的受拉钢筋一般未屈服,可简化为三角形分布,计算正截面极限抗弯承载力时按《混凝土结构规范》取用[1,2]。

3)钢筋应力应变关系按《规范》取用[1,2]。

4)碳纤维布的应力应变关系为线弹性关系,直到破坏。

5)碳纤维布与混凝土梁之间粘结良好,无剥离破坏现象。

2　梁底初始拉应变的计算梁预先承受荷载,梁底将产生初始拉应变,而梁底初始拉应变的大小决定加固后梁的极限荷载。

因此,梁底初始拉应变的计算极为重要,截面应力—应变分布如图1所示。

2.1　梁未开裂阶段当梁处于未开裂阶段,可以将截面换算为单一材料截面。

预应力碳纤维布在钢筋混凝土梁加固中的应用

表１碳纤维布材料性能
的变形，这种变形在荷载一变形计算中是需要考虑的。（３）碳纤维布与滚轴之间的摩擦力。碳纤维布与滚轴之间的摩擦力会使梁底碳纤维布中的实际拉力比测力计所示的拉力要小一些，在施工中要采取一些措施来减少摩擦力的影响。（４）混凝土的徐变。由于预应力加固构件只是部分预
关键词：预应力；碳纤维布；反拱技术；加固
１引言
在结构的使用期限内，各种荷载的作用都将产生相应的变形，如梁和板的跨中挠度、简支端的转角、柱和墙
的侧向位移等。构件的变形过大，就可能会产生改变结
图２所示。
型号Ｊ厚度／ｍ抗拉强度／ＭＰａｔ弹性模量强度／ＭＰａ］延伸率／％
Ｓ－Ｃ１－２０１０．１１１ｌ
Ｓ－ＣＩ－３００ｌ．１６７ｌ
３８６０
４０８０
ｌ
ｌ
２４５ ×１００
一
６１ —
施工技术
广东建材２０１３年第７期
通过与碳纤维布相连的力传感器来控制所施加预拉力底面，待环氧树脂凝固硬化后再逐步释放预应力，并做２００ｍｍ宽Ｕ型抗剪箍，间距的大小，而不是像一般预应力构件中由拉伸量来控制预好端部锚固。Ｔ梁腹板采用，

碳纤维布在加固钢筋混凝土梁中的应用

１１碳纤维加固技术原理．
从停运的时间。３根据）碳纤维布（ａｂｎＦｅｅｏｃｄＰｌｒ简称ＣＲ）Ｃｒｏｉｒｉｒｅｏｍｅ，ｂＲｎｆｙＦＰ结构通的情况下操作，而大大缩短工程停工、可裁剪，加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构受力分析可以进行多层粘贴。其方向也可以灵活掌握，易于操作。４耐腐蚀性能及耐久性能好。ＦＰ多具有优异的化）Ｒ件表面，使两者共同工作，提高构件承载能力，由此达到对建筑物
碳纤维布在加固钢筋混凝土梁中的应用
李善晓
摘要：绍了碳纤维布的性能特点及其在加固钢筋混凝土梁中的应用，钢筋混凝土梁的破坏形态进行了分析，用介对采
了碳纤维布加固技术对其加固，到了良好的效果。达关键词：纤维布，固，筋混凝土梁碳加钢中图分类号：Ｕ３．Ｔ５１７文献标识码：Ａ
２０世纪８０年代末，基于粘钢加固法的思路，出现了纤维增强又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。塑料（ｉｅＲｉｏｅｌｔ，ＦｂｒｅｆｒｄＰａｉ简称ＦＰ补强加固混凝土结构的１２碳纤维加固特点ｎｃｓｃＲ）．方法，近几年在国内外逐渐被推广应用开来，已完全产业化。碳１高强高效。ＦＰ材料物理力学性能优异，）Ｒ在加固修补混凝
厚。弹性状态下，无论是ＭＩＡＤＳ还是ＳＴ，ＡＷＥ都能满足小震不坏的要求。但是在做静力推覆分析时，两片长墙最先破坏，本无根强钢筋配筋率的措施来提高其延性。通过静力推覆分析，验证了

预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的试验研究

1 试验设计
1. 1 试验材料试验材料选用的混凝土强度等级为 C30,钢筋
为 HRB335. 实测的混凝土立方体抗压强度 fcu 为 38. 19 N /mm2 ; 试件钢筋采用 HRB335 级 Φ 12 的纵筋 ,屈服强度标准值 fyk = 3 35 N /mm2 ,极限强度 fcu = 490. 14 N /mm2 ;碳纤维材料为国产郑州力源公司生产的碳纤维布 ,计算厚度 t = 0. 1 67 mm ,抗拉强度标准值 ftk为 3 260 M Pa,弹性模量 Ec 为 2. 1 ×1 05 M Pa, 极限延伸率为 1. 6 %[ 2 ] . 1. 2 预应力碳纤维布加固方案
Y0 至 Y3 中 CFRP粘贴位置平面图如图 1 所示 , 预应力碳纤维布加固位置如图 2所示
收稿日期 : 2008 - 06 - 27 作者简介 :张秀伟 ( 1981—) ,男 ,山东潍坊人 ,助工 ,硕士 ,主要从事结构加固与检测方面的等 : 预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的试验研究
试验时注意施加预应力时要缓慢渐进加载 ,以免纤维布出现不均匀受力、局部应力集中现象. 将碳纤维布与梁底之间的粘结剂间的气泡赶出 ,压片的粘贴晾干和养护晾干一般至少要 3 d来保证粘贴固结. 在试验的加固过程中 ,严格按照工艺要求施工 , 以免加固的质量达不到要求而影响试验结果 .
2 试验结果分析
第 29卷第 6期 2008年 12月
华北水利水电学院学报 Journa l of North China Institute of W ate r Conservancy and Hydroe lec tric Powe r
文章编号 : 1002 - 5634 ( 2008) 06 - 0036 - 03

碳纤维布加固钢筋混凝土梁实例分析

维普资讯
纛
黟
碳．－布力ｅ维－ｌ口圆钢筋琨凝土粱实例分析
曹启坤，白举科
（宁工程技术大学，辽辽宁阜新１３０）２００
【摘
要】通过对大跨度梁的开裂的原因调查，了结构发生破坏的主要因素，出了结构设计中存找到指
布并粘结；（）辊筒压出粘结层中的气泡；（）养护。６７
加固计算严格按照国家现行规范《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》进行加固㈧，经过加固后的混凝土梁
图５。
加大截面占用空问，工周时间要求不高，施对尺寸成本低，工简单长施期要求控制成本的湿作业多工程
４１加固方案的选．
择图３梁柱连接示意图
初步判断为梁抗剪承载力不足引起的
常见加固方案有以下几种：加截面增尺寸，外包钢处理，碳纤维加固等。它们的优缺点如表１所示。图４结构计算简图考虑到厂房正在使用中且内部空间有限，以不宜使用所施工周期较长的加大截面尺寸的方法，厂房中存在易燃材料，以也不宜使用焊接设备。综合以上几种方法的优缺所点，决定采用碳纤维布对受损的梁进行加固。［收稿日期］０６— ４— ４２００２［作者简介］曹启坤（９４～）男，师，士，究方向１７，讲硕研为建筑材料的性能研究。
２。根据梁的开裂情况，）基本可以断定为梁是由于抗弯承载力不足引起的破坏，除了抗剪承载力不足破坏的可能性。排

碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的计算方法

碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的计算方法1计算原理碳纤维增强混凝土梁的挠度计算，应用分析法，利用等效线性模型法进行估算。

根据矩形受压梁、工字形梁、受弯梁等各种状态下的挠度公式，可以得出碳纤维混凝土梁的挠度公式如下所示：δ＝K1×β⁄K2+δg；其中K1、K2和δg分别表示梁的挠度系数，碳纤维比例系数和零碳纤维材料挠度；2抗拉提高数值碳纤维布加固钢筋混凝土梁，其不同抗拉值可以显著提高碳纤维混凝土梁的抗弯性能，因此获得更小的挠度。

碳纤维与普通钢筋混凝土梁相比，由于碳纤维拉伸弹性模量大，因此抗拉强度也会增强，这就使得碳纤维混凝土梁的挠度显著减小。

3普通钢筋和高强钢筋的影响碳纤维加固的混凝土梁可以采用普通钢筋或高强钢筋，前者一般为A3钢筋，后者为A7钢筋。

A3钢筋的抗拉强度一般为400Mpa，而A7钢筋的抗拉强度一般能到500Mpa。

因此，采用A7钢筋——即高强钢筋时，由于其弹性模量更大，抗拉强度也更大，碳纤维混凝土梁的挠度会比采用普通钢筋的情况更小。

4水灰比的影响计算水灰比对混凝土梁的抗弯强度有重要影响，水灰比越低，混凝土的强度越高，梁的抗弯强度也越大，抗压强度也更高。

而当施加钢筋等外加力时，低水灰比水泥拌合物比较均匀，结构性能也更优越，可既降低收缩应力，抑制水平/垂直线收缩、梁挠度，又增加自重荷载强度，提高梁的安全系数和承载力。

5计算方法计算碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的方法：首先，确定梁的几何形状及尺寸；其次，根据尺寸及力学原理，确定梁的抗弯性能及挠曲性能；再次，根据试验和计算结果来确定梁上碳纤维布的数量、拉力及钢筋的数量、抗拉值等；最后，根据以上参数，计算各种状态下梁的挠度。

从以上可以看出，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁时，采用适宜的拉伸强度、结构尺寸以及水灰比的设计，都有助于大大降低梁的挠度，提高钢筋混凝土梁的结构强度。

混凝土梁加固方案

混凝土梁加固方案梁是承受结构荷载并将其传输到支座的重要构件。

然而，由于各种原因，如材料老化、结构设计不当或使用过程中的负荷变化等，混凝土梁可能出现承载能力下降的情况。

为了确保结构的安全性和稳定性，混凝土梁的加固工作变得至关重要。

一、混凝土梁加固的必要性混凝土梁的承载能力下降可能导致结构的强度和稳定性下降，进而对人员和财产造成威胁。

因此，进行混凝土梁加固工作是非常必要的。

二、常见的混凝土梁加固方法1. 碳纤维加固碳纤维加固是一种常用的混凝土梁加固方法。

通过在梁的受压区域粘贴碳纤维布，可以提高梁的抗弯能力和承载能力。

碳纤维具有高强度和轻质的特点，能够有效地分散力量并提供补强。

2. 钢板加固钢板加固是另一种常见的混凝土梁加固方法。

通过在受压区域焊接或螺栓固定钢板，可以增加梁的抗弯刚度和承载能力。

钢板具有高强度和刚度，能够有效地分担荷载并提高结构的稳定性。

3. 预应力加固预应力加固是一种较为复杂但有效的混凝土梁加固方法。

通过在混凝土梁上施加预应力，可以减小梁的挠度和裂缝，并增加其承载能力。

预应力加固需要经过详细的设计和施工，但其效果明显且持久。

4. 碳纤维布补强和钢板加固结合碳纤维布补强和钢板加固的结合是一种综合利用两种方法的混凝土梁加固方案。

通过在梁的受压和受拉区域分别粘贴碳纤维布和焊接钢板，可以兼顾抗弯和抗剪能力，达到更好的加固效果。

三、混凝土梁加固方案的选择与设计在选择混凝土梁加固方案时，需要结合具体情况进行综合考虑。

首先，需要对梁的结构和荷载进行详细的分析和评估，确定加固的必要性和目标。

然后，根据结构强度和稳定性的要求，选择合适的加固方法。

最后，进行加固设计，包括材料选型、加固方案细节和施工方法等。

四、混凝土梁加固工程的施工与监管混凝土梁加固工程需要进行严格的施工和监管，以确保工程质量和安全性。

施工过程中应注意施工工艺和细节，确保加固材料的牢固粘贴和连接。

同时，需对施工现场进行监管，检查施工质量和进展，及时处理施工中的问题。