碳纤维布在混凝土框架结构梁的加固应用

【 关键 词 １ 加 固机 理 ；碳 纤 维布 ； 承 载 力 中 图分 类号 ：Ｔ Ｑ ３ ２ ７ ． ３
１ ． 引 言
文 献 标 识 号 ：Ａ
文章编号 ：２ ３ ０ ６ － １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ６ 一 Ｏ １ ４ ４ 凝＿ 十 的机械咬合 力 ： 纤维织物与混凝 土 的化学胶着力 ： 纤维织物 由于温度变化和吸 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 湿 引起 的膨 胀 及 混 凝 土 硬 化 收 缩对 纤维 织 物 产 生 的 压 力 。 面粘 结 性 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 能是发挥纤维织物对混凝土基体增强、增韧、阻裂能力 的关键。通 过前 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 人对纤维织物增 强混凝土薄板界面粘结性能试验初步研究 ，经过总结可 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 以得到几点结论 ： １ ）纤维织物与混凝土之 间的粘结力 与纤维 的种 类有 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 ， 关 ，纤维织物的弹性模量越高 ，纤维织物的伸 长变形越 小 ，纤维织物与 比如 良好的承载力、不腐蚀 、防磁化 、重量轻、不 占用空间等 。 混凝 土之间的粘结力越 大。２ ）应 进 一 步 研 究粘 结 滑 移 模 型 ，建立 纤 维 ２ ． 碳纤维布的物理力学性能 织物与混凝土界面单元本构关系 ，深入分析纤维织物增强混凝土薄板的 ２ １ 物 理 性 能 与 应 用 界面粘结性能 ３ ） 碳纤维布锚固端的应 力集 中不但与其性能有关 ，还同 按 高分 子 材 料 的 种类 可 分 为 碳 纤 维布 （ Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ ） 、 玻璃 纤 维 布 （ 粘 结 层 的 性 能 有 关 ，降低 粘 结 层 剪 切 模 量 ，可 以 降低 端 部 剪 应 力 集 中 。 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ ） 和芳纶加劲布 （ Ａ Ｆ Ｒ Ｐ ） 三 种 ，其 中 以碳 纤 维 布 的应 用最 为 广 泛 。 因此 ，应 尽 可 能 选 用 柔 性 好 的材 料 可 有 效地 降低 剥 离 应 力 。４ ） 粘 结 层 碳 纤 维 布 具 有 较 高 的 抗 拉 强 度 ，约 为普 通 钢 材 的 ｌ Ｏ 倍 ，弹 性 模 量 与 钢 的厚 度 不 宜 过 大 ，构 件 同一 部 位 碳 纤 维 布 粘 结 层 数 不 宜 超 过 ３ 层 。 ５ ） 材 处 于 同一 数 量 级 ：自重 轻 ，每 平 方 米 质 量 为 ３ ｉ ｉ ｌ ｌ ｎ厚钢材的 Ｉ Ｐ １ ０ ０： 粘 结 应 力 与 锚 固长 度 有 关 ，锚 固长 度 越 短 ，局 部 粘 结 应 力 越 大 ，因 此 ， 厚度小 ，其厚度为 １～ ２ ｍ ｍ，是一种高效的结构加固修补材料 。 纵 向抗弯加固的锚 固长度应尽可能加长 ，有条件 时建议延伸到梁体的支 ２ ２力 学性 能 座边 缘。６ ） 为保证碳纤 维布粘贴面平整 ，粘结剂应 涂刷 饱满、均匀 ， 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 ， 保证碳纤维布与混凝土的整体粘结效果 。 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 ４ ． 碳纤维布加固工程实例 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 ４ ． １工 程概 况 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 某中学教学楼 房屋 的建筑主体部分为地上 ６层，混凝土强度等级均 验分析基础上得到的应力应变曲线 可知 ，碳纤维布的应力一应变关系在 为 Ｃ ２ ５ ，框 架 柱 截 面 尺 寸 为 ４ ０ ０ ｍ ｍ ×６ ０ ０ ｎ ￣，框 架 梁 尺 寸 多为 ２ ５ ０ ｘ ５ ０ ０ ｍ ｍ 断裂 前 基 本 上 是 … ‘ 条 直 线 ，即碳 纤维 布 在 工 作 应 力 范 围 内基 本 上 表现 为 和 ４ ０ ０ ×６ ５ ０ ｍ ｍ ， 目前 ， 主要 作 为 教 室 及 办 公 室 使 用 。 线 弹 性 ，不 存 在 屈 服 点 或 塑 性 区 。 ４ ． ２ 检 测 结 果 经 检 测 公 司 检 测鉴 定 ，从 一 层 至 三 层 Ｂ～ Ｆ轴 线 与 １ Ｏ～ ｌ ３轴 线 范 ３ ． 碳纤维布的加固机理 【 １ 、３ 】 围 内 五根 框 架 柱 承 载 力 不 足 ， 框 架梁 承 载 力 不 足 主 要 表 现 为 ：部 分 框 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 架 梁 配筋 不 足 或 抗 震 构 造 措施 不 满足 要 求 ，为 确 保 教 学 楼 的使 用安 全 ， 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 。 碳 纤 需 对 教学 楼 进 行 加 固 。 维布和混凝土梁通过粘结层传递剪应力和粘 ４ ． ３碳纤维布 加固设计 采用碳 纤维布对粱进行加 固，梁底粘贴 宽 ２ ５ ０ ｍ ｍ、厚 度 为 ０ ． １ １ ７ ｍ ｍ 结 正 应 力 ，以达 到 共 同 工作 的 目的 。然 而 ，在 碳 纤 维 布 端 部 处 往 往 由 于 形状 变 化 而 产 生 应 力 集 中 ，即 产 生 较 大 的剪 应 力 和 粘 结 正 应 力 ，因 的 碳 纤 维 布 两 层 ，梁 两 端 贴 ６道 宽 ｌ Ｏ Ｏ ｎ ￣ 的 ｕ形 箍 ， 净 距 ５ ０ ｍ ｍ 。 分 别 此 ，其常见 的破 坏模式 主要有 四种 ： ①碳纤 维布达到极 限强度发 生断 计算加固后梁 的受弯承载力和受剪承载力 ，并与原构件进行对 比，看加 裂 ，由 于碳 纤 维 布 断 裂 前 处 于 弹 性 状 态 ，断裂 后 立 即退 出工 作 ，使 梁 的 固 后 的构 件 是否 己满 足 结 构 承 载 力要 求 。 破坏具有一定 的脆 性 ：②受压 区混凝土 被压坏相当于混凝土适 筋梁破 ４ ４碳纤维布加固的施工方法 坏梁体所具 有的 良好延性 ：③混凝 土粘结面剪切破坏 ，即在 碳纤维布 ４ ． ４ １ 基 本 施 工 工 艺 端部应力作用 下由于粘结层 的剥 离强度 较低导致碳纤维布 剥落 ：④混 施工准备一结构表面处理一底胶配 制并涂刷一找平胶配制并修复、 凝土保护 层剥落破 坏 ，这是 由于端 部混凝 土保护层被 拉裂产生 竖向裂 平 整 一 粘 贴 胶配 制 并涂 刷 一 粘 贴 纤 维 布 一表 面 喷砂 防 护 。 ４ ４ ２施 工 措 施 ： 缝 ，当裂缝延伸到纵 向钢筋后 ，又沿钢筋产生水平向的剥离裂缝 ，使碳 １ ）基 底 处 理 。２ ）混 凝 土 表 层 出现 剥落 、蜂 窝 、腐 蚀 等 劣 化 现 象 的 纤 维 布 连 同 保 护层 发 生剥 离 破 坏 。 ［ １ 、３ ］ ３ ． ２粘 结 锚 固 机 理 ［ ２ ］ 部 位 应 予 以凿 除 ，对 于 较 大 的 面 积 的 劣 质层 在 凿 除 后 应 用 聚 合 物 水 泥 砂 ）对 表 面 有 裂 缝 的 部 分 如 有 必 要 应 首 先 进 行 封 闭灌 浆 处 纤维 织 物 与 混 凝 土 之 间 的粘 结 力 由 以下 几个 部分 组 成 ： 纤 维 织 物 与 浆 进 行 修 复 。３
碳纤维布在混凝 土框架结构梁的加 固应 用
黄 俊 敏
云 南天邺岩 土工程有 限公 司 云 南德宏
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Ｉ 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。