预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究
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 。
碳纤维布加固混凝土结构的原理与施工技术探讨样本
碳纤维布加固混凝土构造原理与施工技术探讨摘要: 粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面, 使两者共同工作, 提高构造构件（抗弯、抗剪）承载能力, 由此而达到对建筑物进行加固、补强目。
1.碳纤维布构造加固技术简介粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面,使两者共同工作, 提高构造构件（抗弯、抗剪）承载能力, 由此而达到对建筑物进行加固、补强目。
碳纤维增强聚合物（carbon fibre reinforced poly-mer简称cfrp, 也称为碳纤维增强塑料）是由环氧树脂粘高抗拉强度碳纤维束而成。
使用碳纤维布加固具备如下几种长处：a、强度高（强度约为普通钢材10倍）, 效果好；b、加固后能大大提高构造耐腐蚀性及耐久性；c、自重轻（约200g/m2）, 基本不增长构造自重及截面尺寸；柔性好, 易于裁剪, 合用范畴广；d、施工简便（不需大型施工机构及周转材料）, 易于操作, 经济性好；e、施工工期短（本工程实例仅用一周）；因而, 碳纤维构造加固技术在混凝土构造方面已产生较大效应。
碳纤维加固技术合用于各种构造类型、各种构造部位加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等构造, 规定基层混凝土强度级别不低于c 15即可；此外, 砖砌体某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
2.碳纤维布加固原理用于建筑构造加固碳纤维材料具备优良力学性能, 其抗拉强度普通为建筑用钢材十几倍；但是, 碳纤维材料织成碳纤维布后, 其中各碳纤维丝很难完全共同工作, 在承受较低荷载时, 一某些应力水平较高碳纤维丝一方面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, 各碳纤维丝能较好地共同工作, 大大提高碳纤维布抗拉强度, 故碳纤维加固一方面必要使碳纤维布中碳纤维丝能共同工作, 因而粘结剂对碳纤维布加固起着核心作用, 它既要保证各碳纤维丝共同工作, 同步又保证碳纤维布与构造共同工作, 从而达到加固目。
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 ０ ０ ， 纤维布应 变值近似 于 ０ ０ ， ．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 ％， ０ ０ 碳纤维布 的高强特性没有得
预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的运用
预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的运用摘要：文章以钢筋混梁土板梁为例，分析了预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的具体应用。
阐述了钢筋混凝土建筑结构加固中常用的几种预应力碳纤维板加固施工方法，在预应力碳纤维板应用基础上，展开了钢筋混凝土建筑结构加固设计、加固检算、加固施工与验证试验，得出了应用预应力碳纤维板加固对恒载、活载以及梁体刚度所产生的影响，证实了预应力碳纤维板利于增强梁体受力性能的作用，可使钢筋混凝土建筑结构加固后达到规定荷载下的应用要求。
关键词：碳纤维板；钢筋混凝土结构；预应力加固加固钢筋土建筑结构的方法较多，其中体外预应力加固属于主动加固方式，是在结构本体上设置预应力筋以增强钢筋混凝土结构外在预应力，通过增大结构负向弯矩，增强结构受力性能，使之承载能力得到大幅提升。
为采用碳纤维材料粘贴在梁体结构表面能消除传统预应力筋易受环境影响腐坏的问题，可防止钢筋混凝土建筑结构变形并延缓结构开裂，在建筑结构加固中具有一定的应用优势。
1.预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的施工方法简述预应力碳纤维板施工方法主要有三种，一是反拱法，此方法是指在加固结构受拉面上利用黏结剂粘贴碳纤维板，再使用千斤顶住碳纤维板外部，将加固构件顶起且黏结剂凝固后再将千斤顶移除，此时碳纤维板便可产生一定预应力[1]。
此方法不易造成端部损坏，但存在预应力水平不高的缺陷，应用局限性较高。
二是外部反力架张拉法，需采用专用张拉器具张拉碳纤维片材，张拉器具提升同时张拉力保持恒定，再于加固构件受拉面粘贴碳纤维板，黏结剂完成凝固后再切断连接在张拉器上的碳纤维板，使之生成预应力。
此方法需使用自重较大的张拉设备，不适用于各种跨度的构件，施工操作相对复杂，且易造成端部损坏。
三是端锚加固法，此方法可将永久性锚具安装于加固梁上，碳纤维板可利用加固构件自身反力作用实施预应力张拉，之后再将之锚固于构件之上，此方法需采用专用锚具支架，可适用多尺寸构件，反力架伸缩范围对其限制较小，较为适用于现场施工。
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺本文通过介绍普通碳纤维片材粘贴混凝土梁的施工工艺，对比不同之处提出预应力碳纤维片材的粘贴方法以及注意事项，表明预应力碳纤维布虽可大幅度提高梁桥的整体强度和刚度，但是在施工环节较普通碳纤维复杂很多，需要施工人员重点掌握施工技巧。
标签：预应力CFRP片材单向纤维环氧树脂0 引言近些年来，由于在上世纪50～60年代的一些建筑物逐渐到了使用年限，并且一些新兴的建筑和交通设施由于各种原因出现问题，考虑到时间和经济效益的回收比例，原有的拆除新建规划方法不再适用，进而加固再利用体现出及其有益的作用。
加固方法很多，例如增大截面构件法，喷射混凝土加固法，体外预应力筋法，粘贴钢板法，粘贴碳纤维布法等等。
根据工程实际情况选择方法也不同，不过粘贴碳纤维布方法由于其施工时间段，见效快，费用低，照比传统加固方法优势明显，越来越被很多的工程人员优先选择。
1 普通碳纤维布（CFRP）粘贴工艺随着工程一次次使用和逐渐摸索总结，普通碳纤维布（CFRP）粘贴工艺已经日趋成熟和完善，大致可归结如下施工工艺：1.1 施工准备。
加固部位放线定位并拟订施工方案和施工计划。
1.2 混凝土表面处理1.2.1 应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
1.2.2 被加固构件表面打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。
转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
并用修复材料将表面修复平整。
1.2.3 应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
1.2.4 表面打磨后，应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除，并保持干燥。
1.3 配制并涂刷底层树脂1.4 粘贴面找平处理1.5 碳纤维布剪裁1.6 配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂1.7 粘贴碳纤维材料1.7.1 粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭，确保粘贴面无粉尘。
1.7.2 混凝土表面涂刷结构胶，必须做到涂刷稳、准、匀的要求，即：稳，刷涂用力适度，尽量不流不坠不掉；准，涂刷不出控制线；匀，涂刷范围内薄厚较一致。
预应力碳纤维板桥梁加固技术研究
预应力碳纤维板桥梁加固技术目前，我国已逐步进入了混凝土结构的维修加固高峰期，60、70 年代建造的建筑、桥梁等结构物大多已步入需要维修改造加固阶段，80年代建造的结构也有一部分由于老化和使用功能的改变需要改造和维修，由于碳纤维加固法具有施工简便、耐久性好等优点，特别适合在各种混凝土梁板桥梁加固中使用，今后几年内用量将会大幅度增加。
一、预应力碳纤维板加固特点：传统的碳纤维布和粘钢加固属于被动加固，当桥梁结构破坏产生应力变形之后碳纤维布和钢板才能被张拉并发挥作用，具有一定的应力滞后性，起到的加固效果有限。
张拉碳纤维板是采用主动加固的办法，直接张拉碳纤维板并产生预应力保护钢筋混凝土桥梁。
1、与传统的碳纤维布加固相比，①碳纤维板材更适用于采用预应力加固方式，更能充分发挥碳纤维高强度作用；②施工方便，施工质量易于保证；③碳纤维板比碳纤维布易于保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用；④一层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。
2、与粘贴钢板或增大混凝土截面相比①抗拉强度是同等截面钢的7-10倍；②自重轻、易使用，作业轻松且不需大型机械设备；③与钢材相比有较强的耐腐蚀性和耐久性；④补强后基本不改变构件的形状与重量。
二、预应力碳纤维板桥梁加固施工流程：施工步骤：a、施工准备；b、混凝土表面处理；c、在安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置按照设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；d、螺杆固化达到设计强度后开始安装张拉端和固定端钢构件；e、在碳纤维板和梁底接触面上涂抹粘结剂，锚具底板和梁底接触面上涂抹粘结剂；f、安装碳纤维板；g、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；h、张拉完毕后，在碳纤维板和锚固构件上涂刷一层保护涂料或饰面漆。
;碳纤维板主要施工流程2.1 施工准备1、搭设施工支架、主要材料进场根据现场条件搭设适于施工的施工支架。
使用的碳纤维板材料应为桥梁加固专用材料。
2、施工放样在加固的梁表面按照设计图纸放样，确定碳纤维板和两端锚具位置。
碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用研究
碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用研究摘要：碳纤维布是一种轻质坚固、抗拉性能极其优良的复合型材料。
目前，使用碳纤维布加固技术在我国广泛研究，拥有成熟的理论支持，在工程应用上也很广泛。
碳纤维布作为土木领域加固的常用手段，本文主要通过改变碳纤维布的粘贴方式、粘贴层数、桥梁混凝土柱的长短、形状等因素进行对比模拟实验，较为详细的探究碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用。
关键词：桥梁；碳纤维布；柱加固；应用1、前言现代建筑主要有桥梁钢筋混凝土建造而成，高层建筑和大跨度桥梁都与混凝土有密不可分的联系。
但是，对于实际工程而言，那些处于极端、复杂环境下的桥梁钢筋混凝土结构的强度会随时间而发生改变。
日积月累的损伤使桥梁钢筋混凝土结构更容易发生构件的疲劳破坏、变形、裂缝等，从而导致桥梁钢筋混凝土整体的承载性能的下降。
除了时间和环境因素，混凝土结构的性能还容易受到突然性的破坏力或是自然灾害的影响。
如果混凝土的损伤不大，便可以不用重建，只需要使用一定的修复加固措施到达相关要求即可。
因此建筑结构的加固改善成为市场越来越受欢迎加固修复措施，既可满足、耐久性、适用性等安全要求，又能节省二次重建的成本。
所以对于碳纤维布加固的研究是有重要价值的。
2、碳纤维布加固桥梁混凝土柱轴心受压分析2.1 桥梁钢筋混凝土轴心受压承载力理论分析荷载的作用线与构件截面形心轴线重合的构件成为轴心受压构件。
在实际工程中，理想的轴心受压构件并不存在，但是在设计多层多跨建筑中的内柱和屋架的受压腹柱等以恒荷载为主的构件时，计算时大多近似简化为轴心受压构件。
根据箍筋配置的不同，轴心受压构件又可以分为普通箍筋和配置间距比较密集的螺旋箍筋，本文所采用的是配置普通箍筋。
2.1.1长细比根据构件长细比的不同，轴心受压构件在构件的尺寸可分为两种杆件，一种是短构件，另一种是中长构件。
一般而言，将两者称为短柱和长柱。
或（1）—构件的长细比—构件的计算长度—矩形构件截面宽度—圆形截面构件的截面回转半径对轴心受压构件而言，一般圆形截面和矩形截面则称之为短柱；一般圆形截面和矩形截面则称之为长柱。
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法预应力碳纤维板加固桥梁施工工法一、前言在桥梁使用的过程中，由于荷载和自然环境的影响，桥梁的结构逐渐老化和损坏，因此需要进行加固和修复工作。
预应力碳纤维板加固工法是一种新型的加固方法，具有很高的强度和韧性，可以提高桥梁的承载能力和使用寿命。
本文将详细介绍预应力碳纤维板加固桥梁施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点预应力碳纤维板加固工法具有以下特点：1. 高强度：预应力碳纤维板具有很高的抗拉强度和韧性，可以有效增加桥梁的承载能力。
2. 轻质化：相比传统加固材料，预应力碳纤维板重量轻，不增加桥梁自重，并且易于搬运和安装。
3. 耐久性：预应力碳纤维板具有很好的耐久性，可以防止桥梁因为老化和损坏而失去承载能力。
4. 施工速度快：预应力碳纤维板加固工法工艺简单，施工速度较快，可以减少对桥梁使用的影响。
三、适应范围预应力碳纤维板加固工法适用于各种类型的桥梁加固工程，包括公路桥梁、铁路桥梁、高速公路桥梁等。
适用于各种桥梁结构形式，如梁式桥、刚构桥、拱桥等。
适应于不同程度的桥梁损伤和老化情况，可以实现局部加固或整体加固。
四、工艺原理预应力碳纤维板加固工法通过施加预应力来提高桥梁的受力性能。
在施工过程中，首先对桥梁进行损伤评估和设计计算，确定加固方案。
然后，根据加固方案制作预应力碳纤维板，并根据桥梁结构进行定位和固定。
最后，施加预应力，使碳纤维板与桥梁产生紧密的黏着力，并使桥梁产生初应力。
五、施工工艺预应力碳纤维板加固桥梁的施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 损伤评估和设计：对桥梁进行现场勘察和结构检测，评估损伤情况，并根据评估结果进行设计计算，确定加固方案。
2. 材料准备：制作预应力碳纤维板，并进行质量检验，确保材料符合要求。
3. 桥梁准备：清理桥梁表面，除去锈蚀和沉积物，保证碳纤维板与桥梁的黏接质量。
预应力碳纤维加固施工工法(2)
预应力碳纤维加固施工工法预应力碳纤维加固施工工法一、前言近年来，预应力碳纤维加固技术在建筑工程领域得到了广泛的应用和推广。
其以预应力碳纤维材料作为加固材料，通过施加预应力来提高结构的承载能力和抗震能力，达到加固和修复结构的目的。
本篇文章将详细介绍预应力碳纤维加固施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点预应力碳纤维加固施工工法具有以下几个特点：1. 适用性广泛：该工法可适用于各种混凝土结构的加固，包括梁、柱、板、墙等，灵活性较高。
2. 施工期短：预应力碳纤维加固施工相比传统施工方法，施工周期较短，能够缩短工程时间。
3. 施工质量高：由于预应力碳纤维加固施工工法具有较高的牢固性和粘结性，施工后的结构能够承受更大的荷载，提高了结构的抗震能力。
4. 成本低：相对于传统的钢筋混凝土加固方法，预应力碳纤维加固工法的施工成本较低，能够降低施工成本。
三、适应范围预应力碳纤维加固施工工法适用于各种混凝土结构，包括建于山区、地震带或旧城改造等存在结构问题的建筑工程。
它可用于钢筋混凝土、框架结构、板筋混凝土等结构的加固和修复，有效地提高了结构的抗震性能和使用寿命。
四、工艺原理预应力碳纤维加固施工工法以碳纤维材料为加固材料，通过施加预应力来增强结构的承载能力和抗震能力。
施工工法主要包括以下几个步骤：1. 结构检测和评估：通过对结构的检测和评估，确定加固方案和加固位置。
2. 表面处理：对结构表面进行清理和处理，以提供良好的基底条件。
3. 粘贴碳纤维布：将预应力碳纤维布固定在结构表面，并采取预应力张拉措施，使碳纤维与结构充分粘结。
4. 灌注胶浆：在碳纤维布表面进行灌注胶浆，以增加粘结强度和防止碳纤维布氧化。
5. 后加工: 可根据需要对加固区域进行喷涂、抹灰等后续处理。
五、施工工艺预应力碳纤维加固施工工艺包括以下几个施工阶段：1. 结构检测和评估：通过无损检测和物理力学测试等手段，对结构进行评估并确定加固方案。
预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术
预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术一、碳纤维布的特性碳纤维布是一种由多个超细的碳纤维索折叠而成的无纺布，大部分由碳挤出布制成，也可由碳化纤制成。
碳纤维布具有抗拉强度高、拉伸模量高、体积密度小、弯曲模量高、耐化学腐蚀能力强、弹性模量高等特性。
由于碳纤维布可大幅提高混凝土构件的抗拉强度和刚度，因此被广泛应用于预应力筑造结构。
二、预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验1.耐拉力试验：采用合格的耐拉仪，以一定的速度和力应力试验，按规定时间观察试件的情况，关于破坏时的拉力、松弛率、断后伸长率等指标取样测试，评定碳纤维布加固后的材料的抗拉性能。
2.疲劳试验：采用合格的疲劳机床，以相同的速度但不同的载荷连续测试，检查耐久次数与承载能力，观察在预定条件下试样的变形，并记录拉伸、应变，以此确定碳纤维布连续荷载下，构件的承载能力。
3.高温性能试验：采用烘箱，以一定的时间加热，找出碳纤维布加固构件在特定温度和时间下的变形、断裂特性，衡量其抗高温开裂能力。
三、预应力碳纤维布加固混凝土构件的施工技术1.前期准备：对要采用碳纤维布加固的混凝土构件进行准备工作，清除表面水泥渣、污垢等杂物；2.安装改型：制定合理的改型方案，采用注浆方法，将碳纤维布固定在表面，同时布置合理的加固节点；3.注浆粘接：采用专用胶水或水泥混合物等水泥凝灰，尽可能对碳纤维布和构件表面进行充分的粘接。
4.施加预应力：将已经粘接的碳纤维布及混凝土构件施加预定的预应力，以确保碳纤维布及混凝土构件的刚度和稳定性；5.张紧调整：安装完预应力装置后，进行张紧调整，校准预应力装置，使预应力在指定的范围内；6.固定工作：完成粘接、施预应力和张紧调整工作后，利用橡皮垫、混凝土或钢板等方法将预应力器固定；7.验证试验：完成预应力碳纤维布加固混凝土构件施工工作后，通过试验证明碳纤维布加固后的混凝土构件符合要求。
综上所述，预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术是非常重要的分类工作，加固时需要谨慎细致，确保碳纤维布加固工程施工质量。
碳纤维加固混凝土结构原理与施工工艺探究
碳纤维加固混凝土结构原理与施工工艺探究摘要：在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度和抗变形能力，减少裂缝的开展，但在加固完成后的正常使用状态中，碳纤维布与钢筋混凝土各自发挥了多少作用，它们的应力状态又是如何，希望本文能起到抛砖引玉的作用，将这些问题进一步研究认识。
关键词：混凝土结构原理在土建工程中，由于各种原因，经常要对既有建筑结构进行补强、加固。
其中一种全新的建筑结构加固方法——碳纤维材料对混凝土结构进行加固目前得到了越来越广泛的应用。
碳纤维自身具有强度高、自重轻、施工方便、快捷等优良性能，因而利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高其承载能力及延长使用寿命在建筑工程施工中有着广泛的发展前景。
一．碳纤维加固混凝土结构技术碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固、修复混凝土结构技术是上世纪90年代在我国兴起的一项新型加固技术，该项技术是将高性能纤维——碳素纤维应用于土木工程，利用树脂类材料将碳纤维粘贴于结构构件表面，形成复合材料体（CFRP），通过其与混凝土结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强、加固及改善受力性能的目的。
二．碳纤维加固混凝土结构技术原理碳纤维材料具有强度高、弹性模量高、重量轻及耐腐蚀等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋弹性模量，某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种理想的加固修复材料。
碳纤维加固修复混凝土结构所用材料主要有碳纤维与配套树脂。
其中配套树指包括底层树脂、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，后者的作用是使碳纤维与混凝土形成一个复合整体而共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪力，达到对结构构件的加固、补强。
三．碳纤维布加固混凝土结构优点采用碳纤维布加固结构具有高强高效的优点。
首先，由于碳纤维材料优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构中可以提高混凝土结构及构件的承载力和延展性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。
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 ：Ｕ ２ 文 献标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０９— ０ ７ ２ １ ）５－ １６－ １ Ｔ ５８ Ｂ １０ ４ ６ （０ ０ ０ ０ ８ ０
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 。
混凝土结构加固技术碳纤维布加固钢筋混凝土T梁的试验研究43
◙间接加固的一般方法有： • 1、预应力加固法 • 该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加 固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承 载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用 于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高 应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的 情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不 宜用于混凝土收缩徐变大的结构。 • 2、增加支承加固法 • 该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用 功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许 可的混凝土结构加
其中工程中应用较多的是将碳纤维布粘贴在混凝土 梁受拉面来增强其抗弯承载力,但是这种加固方法存 在以下问题: • 1)碳纤维布高强度的特性往往在受拉钢筋屈服后 才得到发挥[5~8],虽然对极限受弯承载力有明显的 提高效果,但此时梁的挠度变形已很大,不能满足正 常使用要求,因此这种极限承载力的提高作用实际 上很难获得有效利用。 • 2)由于碳纤维布的加固截面面积不大,对梁的刚度 提高作用不显著,不能有效减小梁的挠度变形和裂 缝宽度。 • 3)由于碳纤维布和粘贴界面之间的有限粘结作用, 最终往往出现碳纤维布的剥离破坏,使碳纤维布的 强度不能得到充分发挥,大大降低预期加固效果 [5~8]。
0．引 言
• 由于材料劣化、设计标准提高、车辆超载、 设计或施工欠缺等因素的影响,目前大量的 桥梁结构需要进行维修和加固[1~2]。碳纤维 布具有强度高、密度小、抗疲劳、耐腐蚀 等优点[1~4],通过粘结材料粘贴在混凝土构件 表面,可增强其抗震性能,提高抗剪和抗弯承 载力等, 目前已在混凝土结构工程加固领域 中得到广泛应用[11 ~12]。
• 预应力技术已广泛用于工程结构加固,其原理同 样可用于碳纤维布加固混凝土梁。采用预应力 碳纤维布加固可以平衡梁的一部分荷载,有效减 小混凝土梁的挠度变形,延缓梁开裂,减小裂缝宽 度,进一步提高梁的承载力,并可避免剥离破坏 [1~4,9]。预应力碳纤维布加固方法在理论上是可 行的,且国内外对预应力碳纤维布加固梁已进行 了一系列试验研究[1~4,9],加固效果显著。但试验 均是在实验室进行,试验规模小,更主要的是这些 碳纤维布张拉设备大都无法直接应用于实际工 程。本文主要面向实际工程应用,研制开发了碳 纤维布预应力张拉设备和施工技术,并模拟实际 工程情况进行了7根预应力碳纤维布加固的大型 T型混凝土梁和预应力混凝土梁的试验,对不同加 固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素进 行了研究。
碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究
碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究1. 本文概述随着建筑行业的快速发展和对建筑结构安全性能要求的提高，钢筋混凝土结构的加固技术越来越受到重视。
在众多加固方法中，碳纤维布加固技术因其施工简便、效率高、耐腐蚀性强等优点，在工程实践中得到了广泛应用。
本文主要针对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能进行研究，旨在深入探讨碳纤维布加固技术对钢筋混凝土梁结构性能的影响，为工程实践提供理论依据和技术支持。
本文首先对碳纤维布加固技术进行了概述，包括其材料特性、施工工艺及其在国内外的研究和应用现状。
随后，详细介绍了试验的设计与实施，包括试件制备、加载方案、测量方法等。
本文重点分析了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能、裂缝发展、挠度变化等关键指标，并与未加固梁进行了对比。
本文还运用有限元方法对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力过程进行了模拟分析，验证了试验结果的准确性，并进一步探讨了不同加固参数（如碳纤维布的层数、宽度等）对加固效果的影响。
本文总结了研究成果，提出了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的设计建议，并对未来研究方向提出了展望。
本文的研究对于理解和改善碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能具有重要意义，对于提高建筑结构的安全性和耐久性，推动建筑行业的技术进步具有积极作用。
2. 理论基础与材料性质碳纤维布，作为一种高性能的复合材料，具有高强度、高模量、低密度和优良的耐腐蚀性能。
这些特性使得碳纤维布成为加固钢筋混凝土结构的理想材料。
在静载性能研究中，碳纤维布的力学性能，尤其是其抗拉强度和弹性模量，是至关重要的参数。
这些参数直接影响着加固后梁的承载能力和变形性能。
在研究碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能时，建立准确的力学模型是基础。
通常，这些模型基于经典力学原理，考虑了混凝土、钢筋和碳纤维布的相互作用。
这些模型能够预测梁在不同加载条件下的应力分布、变形和破坏模式。
增强抗弯承载力：碳纤维布通过包裹梁的受拉区，提高了梁的抗弯承载力。
碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术
碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术一、前言近年来，混凝土桥梁在我国的建设中得到了广泛的应用，但由于受到自然因素和人为因素的影响，桥梁的使用寿命和稳定性都面临很大的挑战。
为了解决这个问题，碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术应运而生。
本文将针对碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术进行详细的介绍和分析。
二、碳纤维加固混凝土桥梁的优点碳纤维加固混凝土桥梁是一种新型的加固技术，相比传统的加固技术，它具有以下优点：1. 提高桥梁的承载能力。
碳纤维具有强度高、刚度大、韧性好等优点，可以有效提高桥梁的承载能力。
2. 延长桥梁的使用寿命。
碳纤维具有耐腐蚀、耐疲劳、耐老化等优点，可以有效延长桥梁的使用寿命。
3. 减少施工时间和成本。
碳纤维加固混凝土桥梁的施工过程简便快捷，可以大大减少施工时间和成本。
三、碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术1. 检测桥梁的损伤程度。
在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工之前，需要对桥梁进行损伤程度的检测，以便确定加固的位置和方式。
2. 准备施工材料。
碳纤维加固混凝土桥梁的施工需要准备碳纤维布、环氧树脂、碳纤维板等材料。
3. 清洗和处理桥梁表面。
在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工之前，需要对桥梁表面进行清洗和处理，以便保证施工效果。
4. 喷涂底漆。
在清洗和处理桥梁表面后，需要喷涂底漆。
底漆的作用是增强碳纤维与混凝土桥梁的粘结力。
5. 粘贴碳纤维布。
在喷涂底漆后，需要将碳纤维布粘贴在需要加固的部位。
粘贴时应注意碳纤维布的平整度和紧密度。
6. 涂覆环氧树脂。
在粘贴碳纤维布后，需要涂覆环氧树脂。
环氧树脂的作用是使碳纤维与混凝土桥梁形成更紧密的结合。
7. 固化。
在涂覆环氧树脂后，需要等待环氧树脂固化，以便保证施工8. 加固钢筋。
在碳纤维加固混凝土桥梁的施工中，还需要对桥梁中的钢筋进行加固，以便更好地提高桥梁的承载能力。
9. 加固桥墩。
除了对桥梁进行加固外，还需要对桥梁下方的桥墩进行加固，以便更好地保证桥梁的稳定性。
四、碳纤维加固混凝土桥梁的施工注意事项在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工时，需要注意以下事项：1. 严格按照施工方案进行施工，不得随意更改。
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法(2)
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法预应力碳纤维板加固桥梁施工工法是一种应用先进材料和技术的桥梁加固方法。
本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面，全面介绍该工法的具体内容。
一、前言随着桥梁使用年限的增加和交通负荷的加大，许多桥梁开始出现老化和结构松动的问题，需要进行加固修复。
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法应运而生，通过使用高性能的碳纤维材料进行预应力加固，可有效提升桥梁的承载力和韧性，延长使用寿命，是一种可行且有效的加固方法。
二、工法特点预应力碳纤维板加固桥梁施工工法具有以下几个显著特点：1. 低成本: 相比于传统加固方法，预应力碳纤维板加固工法节省了大量的材料和人工成本；2. 轻质高强: 碳纤维材料具有超强的拉伸性能和较低的自重，能够有效提升桥梁的使用寿命；3. 施工周期短: 由于施工工法简单易行，操作便捷，能够大大缩短施工周期，减少交通影响；4. 环保可靠: 碳纤维材料呈现出良好的耐久性和抗腐蚀性能，能够提高桥梁的可靠性，并且整个施工过程对环境污染较小。
三、适应范围预应力碳纤维板加固桥梁施工工法适用于各种不同类型的桥梁，包括混凝土桥梁、钢桥和石桥等。
无论是新建桥梁还是老化的桥梁都可以通过该工法进行加固和修复。
四、工艺原理预应力碳纤维板加固桥梁施工工法的原理是将高强度的碳纤维板与桥梁结构进行密切结合，形成预应力状态。
碳纤维板通过预置张拉装置进行拉力施加，使碳纤维板与桥梁结构形成紧密的粘结，从而使桥梁结构具有更高的承载力和抗震性能。
五、施工工艺1. 剥离处理：首先对桥梁表面进行清洁和剥离处理，以确保碳纤维板能够与桥梁结构紧密粘结。
2. 碳纤维板制作与预应力布置：根据桥梁具体情况，制作碳纤维板，并在需要加固的部位进行预应力布置，形成预应力状态。
3.粘结材料施工：将合适的粘结材料涂布在桥梁结构和碳纤维板表面，确保二者能够牢固粘接。
预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法(2)
预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法一、前言近年来，预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法在工程领域得到广泛应用，其通过采用碳纤维布预应力技术，可有效提高砼受弯构件的抗弯性能和承载力。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法主要具有以下特点：1. 施工方便快捷：采用碳纤维布材料进行加固，施工过程简单，不需要大型设备和复杂的施工工艺，可有效缩短施工周期。
2. 抗拉强度高：碳纤维布具有较高的抗拉强度和刚度，可以有效抵抗外力对砼受弯构件的影响，提高其抗弯性能和承载力。
3. 耐久性好：碳纤维布材料具有耐腐蚀、耐磨损、抗老化等特点，可以有效提高砼受弯构件的使用寿命。
4. 能耗低：与传统的加固方法相比，预应力碳纤维布加固技术不需要进行砼剥离或开设槽口，减少了能耗和材料浪费。
三、适应范围预应力碳纤维布加固砼受弯构件施工工法适用于以下范围：1. 砼受弯构件的抗弯性能不达标，需要进行加固处理的情况。
2. 砼受弯构件存在裂缝、变形等缺陷，需要进行修补和加固的情况。
3. 砼受弯构件需要提高承载力和使用寿命的情况。
四、工艺原理预应力碳纤维布加固砼受弯构件的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施等方面。
1. 工法理论依据：预应力碳纤维布加固技术利用了碳纤维布材料的高强度和刚度特点，将其作为预应力材料，在受弯构件上施加预应力，通过预应力作用使其受到张拉应力，从而提高砼受弯构件的抗弯性能和承载力。
2. 实际应用：在实际工程中，首先需根据砼受弯构件的实际情况，结合力学原理和工程实践经验，制定合适的加固方案。
然后，根据工程要求，在砼受弯构件的受弯区域粘贴碳纤维布，并进行张拉，形成预应力。
最后，根据工艺要求，进行固化和保护措施，确保施工成果的质量和耐久性。
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。
碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究共3篇
碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究共3篇碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究1碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究随着世界经济的不断发展，建筑工程也得到了迅速的发展，为了提高建筑物的承载能力、安全性和使用寿命，使用钢筋混凝土结构成为一种常见的选择。
但长期使用后，由于受到自然环境、负荷振动等因素的影响，钢筋混凝土结构往往会发生一些裂缝、剥落等问题，从而降低了建筑物的使用寿命和安全性。
为此，一些加固手段被提出，其中碳纤维布加固成为了一种广泛使用的手段。
本文的研究对象为钢筋混凝土梁，采用碳纤维布加固的方法，在静载条件下对混凝土梁的性能进行了研究。
研究内容包括原始混凝土梁的力学性能、碳纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能及其改善程度等。
研究方法本次研究采用试验的方法，首先制作了6根测试梁，结构尺寸为：宽度80mm，高度120mm，长度1000mm，梁内布置了4根直径为8mm的钢筋，并在梁底加设了一层碳纤维布进行加固处理。
试验分为两组，其中一组为原始混凝土梁，另一组为碳纤维布加固钢筋混凝土梁。
两组试验梁在试验前和试验后都进行了力学性能测试。
测试方法1. 原始混凝土梁力学性能测试在试验前，对原始混凝土梁进行了自重测量，然后在试验机上以相同的加载速度逐渐施加荷载，记录下不同荷载下梁的变形情况和破坏荷载。
2. 碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能测试在碳纤维布加固后，同样进行了自重测量。
试验时，以相同的加载速度逐渐施加荷载，记录不同荷载下梁的变形情况和破坏荷载。
结果分析1. 原始混凝土梁的力学性能在试验过程中，原始混凝土梁在承载荷载逐渐增加的过程中，首先发生梁的端部出现微小裂缝，然后向中间逐渐发展。
随着荷载的不断增加，裂缝逐渐加剧，使得梁的刚度急剧下降，最终发生破坏。
从试验数据可以看出，原始混凝土梁最大荷载为31.86kN，破坏模式为剪切破坏，且破坏位置在梁中心区域。
2. 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能在碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验中，随着荷载的逐渐增加，梁出现微小裂缝的时刻相应的提前。
预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的试验研究
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
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鉴定・加固・改造预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究魏宏强(广州珠江房地产开发中心 广州 510630)张 原(华南理工大学建筑学院 广州 510640)黄小许(华工大特种公司 广州 510640) 摘 要:对碳纤维布施加预应力的工具进行了对比和分析,在试验基础上,摸索出一套简单实用的可以应用于实际工程的预应力施加工具。
试验结果表明,试验方法简单有效。
关键词:碳纤维布 预应力 加固COMPARISON BETWEEN CONSTRUCTION PR OCE DURES FOR CONCRETEBEAMS REINFORCE D WITH PRESTRESSE D CFRP SHEETSWei H ongqiang(G uangzhou Zhujiang Real Estate Development Center C o.Ltd G uangzhou 510630)Zhang Y uan(Architectural C ollege ,S outh China University of T echnology G uangzhou 510640)Huang X iaoxu(S pecial Engineering C ompany of S outh China University of T echnology G uangzhou 510640)Abstract :The prestressing tools for the carbon fiber rein forced polymer (CFRP )sheets are compared and analyzed.And a set of suitable prestressing tools for CFRP sheets has been developed based on the experiment.The experiment result shows that the test method is simple and efficient.K eyw ords :carbon fiber rein forced polymer sheets prestress rein force第一作者:魏宏强 男 1977年4月出生 硕士收稿日期:2005-01-200 研究的背景及意义随着生活水平的提高,人们对建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求不断提高,同时由于建筑物使用性能的改变、荷载变化、结构部分损坏以及设计与施工缺陷造成的质量隐患等,需对建筑物进行补强加固处理。
多数情况下,采用碳纤维布加固混凝土结构比其他加固方法更有优势,它具有高强高效、施工便捷、耐久性耐腐蚀性好、热膨胀系数低、适用面广、自重轻、不增大结构尺寸等优点[1],因此,研究碳纤维布加固混凝土结构技术具有重要的工程应用价值。
但是在碳纤维布的理论研究和实际工程应用中,逐渐发现碳纤维布加固有其固有弊端:1)强度不能充分发挥,加固效率不高。
钢筋的极限应变取0101,碳纤维布应变值近似于0101(略去碳纤维布的厚度),只占碳纤维布极限应变的10%～20%,碳纤维布的高强特性没有得以充分利用。
2)二次受力对加固效果的影响。
进行加固的结构一般已经承受一定的初始荷载,加固前,原构件截面就会在所承受的截面内力下处于某个初始应力应变状态。
普通碳纤维布没有考虑初始荷载对构件产生的应变,加固效果偏不安全。
对碳纤维布施加预应力后进行加固,可以有效地提高碳纤维布的利用率,同时预应力可以约束混凝土裂缝的过早出现,有利于提高构件的抗剪承载力。
由于预应力抑制构件裂缝过早出现,又可以避免在裂缝处出现应力集中而引起碳纤维布在裂缝处出现剥离现象。
1 碳纤维布的预应力施加方法对碳纤维布施加预应力,首先要选用张拉工具。
在对碳纤维布施加预应力后,需要在其上涂刷建筑胶,然后粘贴到梁底。
因此预应力碳纤维布的施工工艺和预应力钢筋的施工工艺不同:这种工艺不仅考虑张拉,同时还要考虑涂刷建筑胶,先张拉后粘贴,张拉后利用建筑胶和混凝土之间的粘09 Industrial C onstruction V ol 135,N o 111,2005工业建筑 2005年第35卷第11期结力锚固碳纤维布,类似于先张法预应力混凝土施工;在已经浇筑好的试件上对碳纤维布施加预应力,待建筑胶固化后放松张拉工具,类似于后张自锚法预应力混凝土施工。
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺和普通碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺不同,预应力碳纤维布加固粘贴工艺的要求更高,对碳纤维布施加预应力后,梁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性质,对夹具也有特殊的要求。
目前,预应力碳纤维布加固方法:1)利用传统的体外预应力施加技术,首先使结构产生一个反向的变形,在结构恢复变形过程中,碳纤维被拉伸,产生预应力。
预应力大小根据弹性力学原理计算[2]。
这种方法简单易行,但是不容易控制预应力的大小,并且计算出的预应力值不准确(因为计算的假定是弹性理论,而混凝土产生一定变形后刚度减小),同时预应力不能够施加太大,如果反拱太大,混凝土梁的受压区容易产生裂缝,破坏梁的刚度,降低承载能力。
2)另一种预应力施加方法,是在碳纤维布粘贴到混凝土梁上之前先对其施加预应力(类似于预应力钢板加固的原理)[3]。
这种方法是将钢板(反力装置)用螺栓固定在混凝土梁上,此时,梁端部承受的剪力最大,固定钢板的螺栓对梁本身有一定的损伤,不利于抗剪。
以上两种方法的预应力施加工具比较简单,但是施工工艺相对比较复杂。
3)另外一种施工工艺相对简单,但仅在实验室内操作比较方便[4]。
这种方法是将预应力施加工具固定,对简支梁进行试验,施工方法和试验方法相对进行了简化,操作比较容易,如果实际应用还需要改进。
4)国外也较早进行了试验研究,试验工具比较简单,操作方法也简单易行[5]。
不过预应力施加工具仍以固定形式进行试验,加固时将混凝土梁反放,粘贴碳纤维板的操作可以进行一定的简化,以方便施工。
其目的只是进行理论上的研究。
从目前的试验方法看,预应力施加方法都是以实验室内试验为主,没有考虑实际操作的可行性,都是采用某种张拉措施对碳纤维布施加预应力,以方便碳纤维布的粘贴。
2 本试验中的预应力张拉工具在对碳纤维布施加预应力值后,需要在其上涂刷建筑胶,然后粘贴到梁底。
因此预应力碳纤维布的施工工艺和预应力钢筋的施工工艺不同,类似于先张法预应力混凝土施工;同时又类似于后张自锚法预应力混凝土施工;预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺与普通碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺不同,预应力碳纤维布加固粘贴工艺的要求更高,对碳纤维布施加预应力后,梁的粘贴表面要求平整,而普通碳纤维布加固曲面也可以粘贴。
在以往经验的基础上,作者摸索出一套适宜的预应力施加方法,借助于框架梁端柱作为反力支座,同时还要在碳纤维布和梁底之间有一定的工作空间用于涂刷建筑胶,然后在建筑胶终凝前能够使碳纤维布和梁底充分接触,能够粘贴到梁底。
考虑到对碳纤维布施加预应力后,其张拉很紧,如果用一般的夹具在两端夹住碳纤维布施加预应力,因夹具本身具有一定的厚度,当施加的预应力较大时,夹具厚度h也较大,在夹具端部的碳纤维布由于距混凝土梁底高度为hΠ2,不能够完全粘贴到梁底;同时在碳纤维布的两端要求有一定的锚固长度,一般锚固长度越长越安全,否则碳纤维布在释放预应力时在两端可能会发生剥离破坏,同时在构件承受荷载时也可能因锚固长度不够而发生锚固破坏。
为了能够在满足粘贴碳纤维布施工工艺要求的同时还能够满足锚固长度的要求,需要把碳纤维布设计成环形,将预应力夹具(以后简称夹具)放在下面,这样就不用考虑夹具厚度对工艺的影响,同时还能够使碳纤维布和梁底充分接触(图1、图2);夹具中间段可以重复使用。
1-混凝土梁;2-施加预应力碳纤维布;3-碳纤维布端部的夹具;4-对CFRP施加的预应力图1 张拉示意一图2 张拉示意二 两根柱子用于辅助施加预应力;同时也模拟实际情况,根据实际情况设计施工工具,使施工工具在模拟实际情况下进行试验,具有较强的实用价值。
预应力施加工具可以放在柱子里面,也可以放在柱子外面。
因为试件尺寸的限制,考虑到放在柱子里面,碳纤维布的粘贴长度还要扣除预应力施加工具的尺寸,可能会导致锚固长度的不足。
本试验按照预应力施加工具放在柱子外面设计和试验,水平千斤顶对碳纤维布施加预应力,竖直千斤顶对整个装置向上顶升。
为了减小张拉装置重量,顶升千斤顶用顶升螺栓代替。
3 碳纤维布粘贴方法311 应用碳纤维布加固混凝土梁施工方法第1步:准备加工好的碳纤维布(在梁底粘贴的碳纤维布和U形箍碳纤维布)、建筑胶、量桶、搅拌桶、丙酮、排刷、隔离布、预应力施加工具、泡沫板、夹板、垫板、铁丝、支撑和其他工具。
其中隔离布、泡沫板、垫板、夹板按照梁宽和梁长裁成合适的尺寸。
19预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究———魏宏强,等第2步:将要加固的混凝土表面打磨掉1～2mm 厚的浮浆层,露出密实的混凝土砂浆层;同时在需要粘贴抗剪U 形箍的位置打磨混凝土。
第3步:在粘贴碳纤维布前,用丙酮将梁底和碳纤维布洗刷干净,保证粘贴质量。
第4步:将张拉工具固定到位,对位准确,同时在两侧柱的侧面标出刻度(开始施加的预应力值较小时,可以目测控制同步顶升),以方便顶升螺母同时顶升;同时有专人配置调和建筑胶。
第5步:将碳纤维布固定在张拉装置上,用夹具夹牢,尽量保持夹具施加压力的均匀性,并施加一定的张拉力以稳定张拉工具(不要过大,以免顶升时摩擦力大,顶升困难,同时会造成过大的负弯矩,对试件造成破坏)。
张拉施加预应力的值达到1Π2时(或者小于1Π2),开始在梁底和碳纤维布上均匀涂刷一层建筑胶,再顶升到梁底(图3)。
a -碳纤维布张拉后涂刷建筑胶前;b -在梁底涂刷建筑胶;c -向上顶升图3 预应力碳纤维布张拉顶升施工 第6步:在碳纤维布底面均匀涂刷一层建筑胶(加工成型的碳纤维布不用该工序),用平整的模板(夹板)和木支撑把碳纤维布顶压紧,并且在碳纤维布和模板之间放一层隔离布,防止两者粘贴在一起,隔离层下铺一层泡沫层,消除因梁底不平整引起的粘贴不牢;当建筑胶被挤压出时,支撑顶压到位(图4)。
图4 用方木支顶到位 第7步:在建筑胶凝固后(一般2d ),将支撑拆下,粘贴抗剪U 形箍。
建筑胶达到一定强度后,拆下张拉装置,剪掉多余的碳纤维布,同时注意留足够长的碳纤维布做锚固,必要时锚固段留到柱子上(由于加工过的碳纤维布比较硬,较难弯折,锚固到柱子上不理想)。
312 注意事项1)要求混凝土梁底表面平整,不仅要求露出密实的混凝土层,同时打磨时要尽量消除凸凹不平,否则碳纤维布在施加预应力后,张拉很紧,粘贴时难以保证完全和梁底接触。