外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析_曹双寅
第32卷第5期2002年9月
东南大学学报(
自然科学版)
JO UR NAL OF SOUTHEA ST UNIVER SITY (Natural Science Edition)
Vol 132No 15Sept.2002
外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析
曹双寅 潘建伍 邱洪兴
(东南大学土木工程学院,南京210096)
摘要:在综合分析国际上关于外贴纤维加固混凝土梁斜截面抗剪承载力计算方法现状的基础上,分析了斜截面外贴材料应变(应力)分布特征、外贴材料与混凝土的最大粘结传力长度和产生梁侧剥离破坏时的最大纤维应变的影响因素,采用与在钢筋混凝土梁中钢筋对抗剪承载力贡献计算模式相似的表达方法,建立了外贴脆性材料对斜截面抗剪承载力贡献的计算模式.在该模式中,分别对外贴封闭纤维箍加固构件产生纤维拉断破坏和梁侧纤维剥离破坏时相应承载力进行了分析.
关键词:混凝土梁;粘贴加固;纤维复合材料;斜截面抗剪;计算模式
中图分类号:TU375.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2002)05-0766-05
Analysis of shear strength models for beams
strengthened by externally bonded FRP composites
Cao Shuangyin Pan Jianwu Qiu Hongxing
(College of Ci vil Engineering,Southeast Uni versity,Nanjing 210096,Chi na)
Abstract : State -o-f the -art of the models to predic t the shear strength of RC beams strengthened with exter -nally bonded FRP composites is discussed.The strain (or stress)distribution feature of FRP strips intersect -ed by shear crack,the maximum stress -transfer length between FRP and concrete,and the maximum strain of FRP strips across the shear crack when FRP debonds from the side faces of beams are studied.A model to predict the c ontribution of externally bonded FRP composites to shear strength of RC beams is put for -ward,which has the same style as the contribution of internal steel shear reinforcement.In this model,the shear strengths of FRP -strengthened beams with closed strips are c onsidered as two stages,one is the strength when FRP ruptures and the other is the strength when FRP debonds from the side faces of the bea ms.
Key words : concrete beam;strengthening with external bonding;FRP composites;shearing strength;
design model
收稿日期:2002-05-10.
基金项目:教育部骨干教师基金资助项目.
作者简介:曹双寅(1962)),男,教授,博士生导师,cao@pub -lic1.ptt.j https://www.360docs.net/doc/5c16708225.html,.
1 外贴纤维加固梁的破坏模式
纤维增强复合材料(FRP)是由碳、玻璃等纤维与树脂类基材组成的复合材料,属脆性材料.外贴加固法是将材料粘贴于混凝土构件受拉区域的表
面,使外贴材料与构件共同工作,以提高已有构件的抗力.外贴纤维加固受弯构件斜截面的方法有很多.按粘贴形式,主要分梁侧粘贴、U 型粘贴和封闭粘贴;按纤维布(板)布置方式,有连续布置和间隔布置;按材料分,目前有碳纤维复合材料布或板、玻璃纤维复合材料布等.
外贴纤维加固梁斜截面破坏有2种基本模式.一种是纤维断裂破坏:纤维拉断破坏是指构件因纤维达到其拉伸极限而断裂所导致的破坏.试验表
明,几乎所有采用封闭粘贴和少数U型粘贴加固的构件,斜截面产生的是纤维拉断破坏.其受力全过程主要有以下几个阶段:加载初期,纤维参与工作的程度非常低,纤维应变发展缓慢,直至出现斜裂缝;裂缝出现后,与裂缝相交纤维的应变明显增加,作用逐渐明显,有效地限制了裂缝的发展,此时,由于裂缝处应力过于集中,裂缝局部区域开始产生纤维局部剥离;随着荷载的增加,裂缝发展,纤维应变增加迅速,纤维局部剥离的范围逐渐增大,直至达到整个梁侧,此时,构件已经有明显变形(裂缝);由于纤维封闭,在梁侧纤维剥离后,构件仍可以继续受力,最后因纤维达到极限抗拉强度断裂导致构件破坏.另一种是纤维剥离破坏:纤维剥离破坏是指外贴纤维在达到其极限抗拉能力之前,由于与构件的结合能力不足与构件脱离,导致外贴纤维失效,引起构件破坏,此时纤维材料还没有达到其强度.试验表明,几乎所有梁侧粘贴和大部分U型粘贴加固构件的破坏是由于纤维剥离所引起,其受力全过程与纤维拉断破坏产生梁侧纤维剥离之前相似,只是从局部剥离产生至产生完全剥离的进程略不一样,前期基本相似,但后期剥离发展的速度很快,几乎在瞬间发生.
2计算方法的现状及问题
目前,外贴纤维加固混凝土受弯构件斜截面承载力V u的计算模式,一般是在普通混凝土构件计算模式的基础上,增加外贴材料对抗剪承载力贡献一项,即
V u=V cs+V frp(1)式中,V cs表示钢筋混凝土截面的抗剪承载能力; V fr p表示外贴材料对抗剪承载力的贡献.
早在1994年,文献[1]提出根据平均粘结力确定纤维的应力,把外贴纤维对抗剪贡献表示为V frp =2F frp h0/s fr p,式中,F frp=S ave w fr p h f/2,表示1条纤维箍承担的平均拉力;s frp为纤维箍的中心距;S ave 为平均粘结强度;w fr p为纤维箍的宽度;h f为纤维箍在梁侧的有效高度;h0为截面有效高度.显然,这个模式在确定纤维箍承担的拉力方面存在下述不足:1斜裂缝并不是把每条纤维箍从h f/2处分开,各条箍实际承受的拉力不一样;o纤维与混凝土之间存在有效粘结传力长度,这个长度并不能简单地取实际粘贴长度.
1995年,文献[2]根据纤维材料具有线性的应力应变关系,并假设:破坏是由于混凝土引起的;破坏前纤维和混凝土之间完全粘结共同变形,将构件破坏时纤维承担的应力表示为R f,max=E frp E vcu,其中,E vcu为构件破坏时混凝土的横向应变的平均值,E frp为纤维复合材料的弹性模量.该模式的不足在于:首先,假设纤维与混凝土之间完全粘结是不成立的,大量的试验表明,在构件破坏之前,外贴纤维与混凝土之间会产生局部剥离,实际上存在粘结滑移变形等;其次,由于混凝土裂缝的产生,纤维和混凝土之间已经不是连续介质,裂缝处纤维的应变远高于周围混凝土的应变,所以以混凝土的横向平均应变代替纤维的应变是不恰当的.1998年,文献[3]提出
V frp=019bh0Q frp E frp E frp,e(sin B+cos B)(2)式中,B为纤维与构件轴向的夹角;b为截面宽度; Q fr p为纤维箍配箍率;E fr p,e为计算模式中的一个未知量,定义为有效纤维应变,其值与纤维材料弹性模量和配置率有关.在2000年,文献[4]对E fr p,e的取值进行了修改,根据不同的加固方法,对试验结果进行分类回归,提出对封闭粘贴
E frp,e=0117f c c
2/3
Q frp E frp
013
E frp,u(3)
对非封闭粘贴
E frp,e=
min0165
f c c2/3
Q frp E frp
0156
@10-3,0117f c c
2/3
Q frp E frp
013
E frp,u
(4)式中,f c c为混凝土圆柱体抗压强度;E fr p,u为纤维极限应变.
1998年,文献[5]提出采用应力降低系数R,即有效纤维应力f frp,e除以纤维的极限强度f frp,u,按照破坏形式建立了应力降低系数的计算模式.对纤维拉断破坏,在文献[3]的基础上,根据试验结果回归得到
R=015622(Q frp E frp)2-112188Q frp E frp+01778 Q frp E frp[017GPa(5)对纤维剥离破坏,根据文献[6]提出的粘结强度理论,提出
R=
010042(f c c)2/3W frp
(E frp t frp)0158E frp,u h f
[015(6)式中,t frp,W fr p分别为纤维的厚度、有效粘结宽度.式(6)形成了目前ACI规范的基本形式.
在建立V frp的计算模式时,采用钢筋混凝土结构中钢筋对抗剪贡献的方法,有助于理解和使用,但在确定纤维应力的合理取值时,应考虑外贴纤维
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第5期曹双寅等:外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析
材料与抗剪钢筋受力上的一些差异及带来的影响.首先,在达到极限状态时,纤维应变分布具有明显的不均匀性,一处纤维断裂(剥离),会引起应力转移并导致相邻纤维的连续断裂(剥离),由于纤维材料是脆性材料,所以斜裂缝上纤维应力分布也是不均匀的.其次,非封闭粘贴加固的构件破坏时,纤维一般没有达到其强度极限,只有采用封闭箍加固的构件才能保证其应力达到极限,因此对非封闭外贴纤维加固的构件,表达式中采用极限强度是没有意义的,对极限强度进行折减也是不恰当的,重要的是纤维材料弹性模量和构件破坏时相应的应变.第三,钢筋和混凝土是比较成熟的建筑材料,按照承载力试验结果回归计算模式中的某些系数是可行的.但对纤维复合材料,种类多,性能相差很大,加固施工标准和方法以及粘结剂等不明确,进行试验的基本参数,如材性、工艺等相差太大,互相之间缺少可比性.
对外贴加固构件,无论是采用封闭加固还是非封闭加固,都经历了梁侧纤维剥离破坏这一状态.此时,对非封闭加固的构件,构件因纤维剥离而破坏,而对封闭加固构件,由于纤维在梁顶面和底面的锚固作用,构件仍能继续承受荷载直至产生纤维拉断破坏,但此时裂缝和变形比较严重.因此,对外贴封闭箍加固的构件,除了应控制纤维拉断时的承载力外,尚应控制梁侧剥离破坏时相应的承载力.但是,除文献[7]对该状态下纤维应变的分布规律进行了初步试验研究外,目前尚未有这方面的研究报道.
3 基本计算模式
如图1所示隔离体的平衡条件(扣除混凝土和钢筋承担的部分),产生梁侧纤维剥离破坏或纤维断裂破坏时,外贴纤维对抗剪贡献V frp 的计算模式可表示为V fr p =
Q
l
2t fr p R (x )sin 2
B d x =
Q
l
2t frp E fr p E (x )sin 2
B d x
(7)
式中,l 是图示斜裂缝和与裂缝相交纤维水平投影的长度,l =h f (cot H +cot B );H 是斜裂缝的倾角;B 是纤维方向与构件轴向的夹角,当B =90b 时就是我国目前广泛采用的竖直箍(板)粘贴;E (x )、R (x )分别为达到相应控制状态时,纤维方向的纤维应变和应力沿斜裂缝水平投影的分布.对封闭加固构件,承载力设计控制状态有2个:纤维拉断和
梁侧纤维剥离,而对非封闭加固构件控制状态只有
图1
外贴材料对抗剪的贡献计算简图
一个,就是梁侧纤维剥离.
E f,max 为达到相应承载力设计控制状态时外贴纤维应变最大值,并且定义斜裂面纤维应变分布系数D f 为穿过斜裂面纤维的平均应变除以其相应条件下的最大应变,即
D f
=
Q l
0E (x )d x
l E f,max
(8)
将式(8)代入式(7),得到外贴纤维对斜截面抗剪能力贡献的基本模式
连续粘贴构件
V frp =2t frp h f (cot H +cot B )sin 2
B E frp D f E f,max (9a)(均匀)间隔粘贴构件V frp =2t frp w frp E frp
h f (cot H +cot B )sin B
s frp
D f
E f,max
(9b)
式中,w fr p 为纤维条带的宽度.式(9)为外贴纤维加固梁斜截面承载力计算公式的基本形式,在式(9b)中,令w frp =s fr p sin B 就得到式(9a).
4 主要影响系数的分析
411 斜裂面外贴材料应变分布系数D f
外贴纤维加固构件在不同设计控制状态下,纤维应变分布系数D f 是不同的.根据文献[7]的试验结果,经整理发现,D f 与纤维配置率关系不大,随着荷载的增加略有增加,但比较缓慢,其主要影响系数是剪跨比.
412 斜裂缝上纤维的最大应变E f,max
E f,max 是穿过斜裂缝的外贴材料,通过界面粘结作用所能达到的最大应变,该值与外贴材料在混凝土基层上的最大传力长度L e 和结合面剪应力的分布有关.试验结果表明
[8,9]
,过长的粘贴长度不能
有效提高粘结能力,当实际粘结长度超过最大传力长度时,粘结面的破坏是由端部逐渐向内部发展,在受力的开始阶段,粘结传力长度基本不变,传力长度以外部分没有应力,当端部局部剥离后,粘结
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传力区开始逐渐向内延伸,此时端部处于剥离状态,无法传递剪切应力.文献[10]通过试验结果的回归,提出L e=E frp t frp f c c.
目前在纤维与混凝土间的最大粘接拉力p max 的研究方面,主要采用2类方法.一类是在理想假设的基础上,采用解析解的方法,由于实际与假设的差异,这种方法仅能提供对受力特征的定性理解.另一类方法是在直接或者间接试验的基础上,采用半经验半理论的方法建立计算模式.文献[10]通试验结果回归,提出p max=01427B w B l f c c w frp L e.式中,B w和B l分别是粘贴宽度和长度的修正系数.
采用不同粘贴方法,与斜裂缝相交的纤维箍能够承担的最大拉力各不相同.如图2(a)、(b)所示,对梁侧粘贴或者U形粘贴等非封闭粘贴构件,穿过斜裂缝纤维的实际粘贴长度各不相同,所以每条箍能够承担的最大拉力各不相同,对于中部L\L e 区域,各条箍能承担的最大拉力相同,但在裂缝两端L 在应用时,对非封闭加固构件,应该通过可靠的端部锚固措施,避免首先在裂缝端部区域产生剥离破坏.因此,在建立外贴纤维最大应变E f,max的计算公式时,仅需考虑裂缝中部可能产生的剥离破坏.根据文献[10]的实验结果,可求出梁侧纤维剥离时的最大纤维应变 E f,max=p max E frp w frp t frp = 01427B l B w f c c L e E fr p t frp (10) 5设计计算公式 对采用封闭粘贴加固的构件,在受剪承载力设计时,必须保证达到承载力极限状态时(即纤维拉断时)的截面承载力,即 V[V c+V s+2t frp w fr p h f s frp D f H,r E frp E f,u(11) 式中,V为加固构件承担的剪力设计值;V c和V s 分 别为混凝土和钢筋承担的剪力设计值;E f,u为纤维材料达到强度设计值相应的应变;D f H,r为达到纤维拉断极限状态时,考虑应变分布及倾角影响的系 图2穿过裂缝纤维承担和能承担的力 数.此外,尚应验算产生梁侧剥离破坏时相应的承载能力 V k[V ck+V sk+2t frp w frp h f s frp D f H,d E frp E f,max (12)式中,V k是加固构件承担的剪力标准值;V ck和V sk 分别为混凝土和钢筋承担的剪力标准值;D f H,d是产生梁侧纤维剥离时考虑应变分布及倾角影响的系数. 对采用非封闭粘贴加固的构件,在受剪承载力设计时,必须保证达到承载力极限状态时(即梁侧剥离破坏时)的截面承载力,即 V[V c+V s+2t frp w fr p h f s frp D f H,d E frp E f,max(13) 6结束语 在分析了国内外研究现状的基础上,建立了外贴脆性材料对斜截面抗剪承载力贡献的计算模式,分析了斜裂面外贴材料应变分布系数D f,、最大应变E f,max的影响.提出了对封闭加固构件,除了保证达到极限状态时的斜截面承载力外,尚应保证使用条件下不产生梁侧纤维剥离破坏的设计要求.但是由于缺乏直接实验结果,文中提出的设计模式尚需 769 第5期曹双寅等:外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析 不断完善.目前,关于加固构件承载力计算方法的研究大部分集中在直接进行承载力(试验)研究,而对纤维应力分布、最大传力长度等专项研究不足,因此应加强针对性的分类研究. 参考文献(References) [1]A-l Sulaimani G J,Sharif A,Basunbul I A,et al.Shear re- pai r for reinforced concrete by fiberglass plate bonding[J]. 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KL3梁荷载增加后缺筋面积为750mm2，采用等强代换原则换算碳纤维布 粘贴尺寸： HRB400钢筋抗拉强度设计值：360N/mm2 碳纤维布抗拉强度设计值：2300 N/mm2 缺筋面积*钢筋抗拉强度设计值≤碳纤维布厚度*宽度*碳纤维布抗拉强度设计值 750*360≤0.167*宽度*2300 宽度≥702.94 KL3梁截面尺寸为400*900，结构梁宽度为400不能满足碳纤维布粘贴宽度， 考虑粘贴双层碳纤维布，计算碳纤维布多层粘贴折减系数： （见加固规范9.2.4-2） 折减系数=1.16-(粘贴层数*弹性模量设计值*单层厚度)/308000≤0.9 =1.16-(2*230000*0.167)/308000 =0.91 折减系数=0.9 750*360≤0.167*宽度*2300*0.9 宽度≥781.05 一、嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用嵌岩的钻（挖）孔桩基础，基础入持力层1～3倍桩径，但不宜小于1.00m，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.4条推荐的公式计算。 公式为：[P]=(c1A+c2Uh)Ra 公式中，[P]—单桩轴向受压容许承载力(KN)； Ra—天然湿度的岩石单轴极限抗压强度(KPa)，按表4.2 查取，粉砂质泥岩：Ra =14460KPa；砂岩：Ra =21200KPa h—桩嵌入持力层深度(m)； U—桩嵌入持力层的横截面周长(m)； A—桩底横截面面积(m2)； c1、c2—根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数。挖孔桩取c1=0.5，c2=0.04；钻孔桩取c1=0.4，c2=0.03。 二、钻（挖）孔桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用钻（挖）孔桩基础，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.2条推荐的公式计算。 公式为：[]()R p A Ul Pσ τ+ = 2 1 公式中，[P] —单桩轴向受压容许承载力(KN)； U —桩的周长(m)； l—桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)； A —桩底横截面面积(m2)，用设计直径(取1.2m)计算； p τ— 桩壁土的平均极限摩阻力(kPa)，可按下式计算： ∑==n i i i p l l 11ττ n — 土层的层数； i l — 承台底面或局部冲刷线以下个土层的厚度(m)； i τ— 与i l 对应各土层与桩壁的极限摩阻力(kPa)，按表 3.1查取； R σ— 桩尖处土的极限承载力(kPa)，可按下式计算： {[]()}322200-+=h k m R γσλσ []0σ— 桩尖处土的容许承载力(kPa)，按表3.1查取； h — 桩尖的埋置深度(m)； 2k — 地面土容许承载力随深度的修正系数，据规范表 2.1.4取为0.0； 2γ— 桩尖以上土的容重(kN/m 3)； λ— 修正系数，据规范表4.3.2-2，取为0.65； 0m — 清底系数，据规范表4.3.2-3，钻孔灌注桩取为 0.80，人工挖孔桩取为1.00。 碳纤维布加固修补结构施工及验收规范 第一章总则 第1.0.1条碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的加固技术，主要用于混凝土结构的加固与修补工程。为确保该项技术应用的工程质量，提高施工管理水平，特制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于因设计或施工不当、材料质量不符合要求、使用功能改变、遭受灾害以及耐久性原因而需对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固修补的施工 及验收。 第1.0.3条加固修补所使用的碳纤维布和胶粘剂，应按设计要求选用，并应符合现行材料标准的规定。对材料质量发生怀疑时，应进行抽样检查，合格后方可使用。 第1.0.4条碳纤维布加固修补施工的环境温度，应按胶粘剂产品说明要求。 第1.0.5条碳纤维布加固修补施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等的要求，应按国家现行的有关规范执行。其材料堆放应注意安全防火。 第二章胶粘剂的配置 第2.0.1条将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀，再将填料加入继续搅拌至均匀，最后加入固化剂，充分搅拌后即可使用。 第2.0.2条配置胶料时应注意以下事项：底涂胶料每次配置量以1-2公斤为宜；整平胶料 每次配置量以0.5 —1公斤为宜；粘结胶料每次配置量以 1 —2公斤为宜。 第2.0.3条所有胶料要求于1小时内施工完毕。 第三章施工要求 第一节施工操作顺序基底处理 1、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对较大面积的劣质层， 在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。 2、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。 3、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基 面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨 成圆弧状（R3 10mm ）。 4、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。 涂底胶 1、按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决 定用量，并严格控制使用时间。 2、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或 有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触感干燥为宜，一般不小于 2 小时），再进行下一道工序。 用整平胶料找平 1、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补，尽量减少高差。 2、转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。 3、整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行下一道工序。 粘贴碳纤维布 1、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。 柱子承载力计算 Prepared on 22 November 2020 三、框架柱承载力计算 （一）正截面偏心受压承载力计算 柱正截面偏心受压承载力计算方法与《混凝土基本原理》中相同（混凝土规范）。如图所示。 即非抗震时： （3-62） （3-63）其中： （3-64）但考虑地震作用后，有两个修正，即： ◆正截面承载力抗震调整系数。 ◆保证“强柱弱梁”，对柱端弯矩设计值按梁端弯矩来调整。（混凝土规范11.4.2 一、二、三级框架柱端组合的弯矩设计值为： （3-65）一级框架结构及9度各类框架还应满足： （3-66）其中： ——为节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，如图所示； ——为节点左右梁端截面反时或顺时针方向组合的弯矩设计值之和的较大者，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取0； ——为节点左右梁端截面按反时针或顺时针方向采用实配钢筋截面面积和材料标准值，且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和的较大者。其可按有关公式计算。 ——为柱端弯矩增大系数，一级取，二级取，三级取。 求得节点上下柱端的弯矩设计值之和后，一般情况下可按弹性分析所得的节点上下柱端弯矩比进行分配。 对于顶层柱和轴压比小于的柱，可不调整，直接采用内力组合所得的弯矩设计值。 当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可直接乘以上述柱端弯矩增大系数。 一、二、三级框架底层柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数，，，且底层柱纵筋宜按上下端的不利情况配置。 （二）斜截面受剪承载力计算 1、柱剪力设计值（混凝土规范11.4.4 为了保证“强剪弱弯”，柱的设计剪力应调整。 一、二、三级的框架柱的剪力设计值按下式调整： （3-67）一级框架和9度各类框架还应满足： （3-68） 目录 一、编制依据: (2) 二、加固范围： (2) 三、工程概况： (2) 四、施工准备 (2) （一）技术准备 (2) （二）资源准备 (3) （三）项目机构设置 (4) 五、施工工法和技术措施 (4) （一）、碳纤维粘贴 (4) （1）材料要求 (4) （2）碳纤维加固施工方法 (5) （3）碳纤维加固施工要点 (8) （4）碳纤维加固施工质量检查及验收 (8) 六、土建和其它工种注意事项 (9) 七、质量保证措施 (9) 八、安全文明施工措施 (10) 一、编制依据: 《建筑抗震加固技术规程》JGJ11--98 《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS146-2003 《碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》CECS146-2003 广州智海建筑工程技术有限公司设计的加固图纸 二、加固范围： 颍东区冉庙中心学校宿舍楼一层顶混凝土梁、板设计混凝土强度C30，经采用回弹法及钻芯法对梁、板混凝土抗压强度现场检测评定，一层梁、板现龄期混凝土批量强度推定值为20.3MPa，不满足设计要求，对梁进行结构构造加固。 颍东区冉庙中心学校食堂一层顶混凝土梁、板设计混凝土强度C30，经采用回弹法及钻芯法对梁、板混凝土抗压强度现场检测评定，一层梁、板现龄期混凝土批量强度推定值为20.1MPa，不满足设计要求，对梁进行结构构造加固。 具体加固位置详见加固图纸。 三、工程概况： 1、工程名称：阜阳市颍东区冉庙中心学校宿舍楼、食堂加固工程 2、建设单位：阜阳市颍东区教育局 3、设计单位：广州智海建筑工程技术有限公司 4、总包单位：安徽省阜阳市东盈建设发展有限公司 5、加固施工单位：安徽省阜阳市成天加固工程有限公司 碳纤维加固合同 发包方（甲方）： 承包方（乙方）： 甲方: 乙方: 根据《中华人民共和国经济合同法》和《中华人民共和国建筑法》及其他有关法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚信的原则，经过平等协商制定本合同，双方同意并忠实履行如下条款： 一.工程地点及名称: 南昌市创 二.工程范围: 凯信建研300g/m2碳纤维布加固，加固范围由甲方指定，甲方指定区域之外的碳纤维加固不予计量，工程量按实做面积计算。 三.工程价款: (a).碳纤维布加固按40元/米，（垂直于裂缝方向的碳纤维布每块宽0.2m，长0.8m，长于0.8m的按0.8m长计工程量，沿裂缝方向的碳纤维布按甲方指定的长度铺贴） (b).此单价包括本工程所需之设备、辅材（耗材）及为完成本工程所需之一切物品: 机具、运费、搬运费用、工人工资及来回路费、生活费、一般支出费、利润、保险费等。所有乙方施工人员一切吃由乙方自理，并包含一组由甲方随机指定位置的碳纤维检测费用。 (c).此次工程的活动脚手架、施工围挡、施工电源由甲方配备到位，垃圾外运和施工区域的原貌恢复在乙方负责范围之内。 四.质量等级： (a) 工程质量必须符合《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)及行 业等现行相关之最新的法律、法规及标准规范； (b) 工程完工前3天，乙方将以书面形式通知甲方，如工程内容尚未完成或质量不合 格的，由乙方在甲方确认的期限内返修后再进行验收，直至符合要求为止，按最后验 收后合格的日期为完工日期，由此发生的费用由乙方承担。 (c) 因乙方原因工程质量达不到约定的质量标准，乙方承担违约责任。甲方可要求乙方返工，乙方应按甲方要求返工，直到符合约定条件。因乙方原因达不到约定工程质量标准的，由乙方承担返工费用，工期不予顺延，返工后仍不能达到约定质量标准的，甲方有权委托第三方完成该工程，所需一切费用由乙方承担并应承担由此造成的工期延误的违约赔偿责任 (d) 加固用的碳纤维及辅材采用国产凯信建研300g/m2，碳纤维布性能指标不得低于国标二级。 五.工程期限: 甲方通知进场之日起20天内完成 六.付款方式: (a) 本工程无预付款。 (b) 工程完工后，经甲验收合格，支付已完工程量的 80% 。 (c) 半年内无质量问题出现付款至 90% ，剩下的 10 % 作为质保金扣留。 (d) 保修期与主体结构合理使用年限相同，贰年内无遗留问题，无息支付 5% 的质保金。如甲方认为还有与工程有关的工作有待承包商完成，则甲方有权扣留余款，直到这些工作完成。 七.施工管理: (a).乙方应派富有工程经验之带班人员常驻于工地,依照工程施工进度时间表, 切实执行并遵照业主所委托之工程师之指示照图施工;业主或其指定之工程师认为乙方所派 带班人员不能胜任时,得要求乙方更换之,乙方应立即撤换,并不得借故向甲方要求赔偿。 (b).乙方所雇工人必须具备相应工作技能,倘不善工作,不听指挥,或不守秩序,经业主或 甲方通告后,乙方应于二十四小时之內,予以撤换,不得再用。 (c).本工程在未正式完工交付业主接管前,所有已做工程以及存于工地之机具、材料、概由乙方负责保管与防护。凡一切非人力所能预防,或意外损坏,皆由乙方完全负责。甲方有义务协助乙方做好保管与防护工作。 题目1：钢筋混凝土梁抗剪承载力的试验研究 1. 受剪应力分析 对于受剪钢筋混凝土构件在出现裂缝前的应力状态，由于它是两种不同材料组成的非均质体，因而材料力学公式不能完全适用。但是，当作用的荷载较小，构件的应力也较小，其拉应力还未超过混凝土的抗拉极限强度，构件与均质弹性体相似，应力-应变基本成线性关系，此时其应力可按一般的材料力学公式来进行分析。在计算时可将纵向钢筋截面按其重心处钢筋的拉应变取与同一高度处混凝土纤维拉应变相等的原则，由虎克定律换算成等效的混凝土截面，得出一个换算截面，则截面上任意一点的正应力和剪应力分别按下式计算，其应力分布见图1。 正应力 0 I My =σ 剪应力 0bI VS = τ 式中，0I 是换算截面惯性矩 根据材料力学原理，构件正截面上任意一点在正应力σ和剪应力τ共同作用下，在该点所产生的主应力，可按下式计算 主拉应力 22tp 42τσσσ++= 主压应力 22 cp 4 2τσσ σ+-= 主应力的作用方向与构件纵向轴线的夹角α可由下式求得： στα22tan -= 图 1 (a) 中绘出了构件开裂前的主拉应力及主压应力轨迹线。在截面中和轴处，因0=σ，故其主应力与剪应力相等，方向与纵轴成45°。 在图中仅承受弯矩的区段，由于剪应力等于零，最大主拉应力发生在截面的下边缘，其值与最大正应力相等，作用方向为水平方向。因此，当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就产生了垂直裂缝。而在同时承受弯矩和剪力的弯剪区段，在截面下边缘主拉应力是水平的方向，在截面的腹部主拉应力是倾斜方向，所以在开裂时裂缝首先垂直于截面的下边缘，然后向腹部延伸称为弯斜的裂缝。 2. 受剪受力分析 由受剪应力分析可知，无腹筋钢筋混凝土梁受剪开裂后会出现斜裂缝，其中导致破坏的 承载力计算方法 1 .计算公式 Q q n A i V 其中， Q ――极限承载力； i——桩靴排开土的水下溶重； V——桩靴体积； A ――桩靴面积； 2.桩端阻力q n ------------- 确定方法如下: 2. 1 对于粘性土(不排水土) q n N c S u 其中， N c ――承载力系数 D N c 6(1°.2 ) 9最大值不能超过9 B D桩靴入泥深度； B ---- 与桩靴面积相当的圆的直径； S u ――不排水剪切强度。 2. 2 对于砂性土(排水颗粒土) q n 0.3 2 B N r P o(N q 1) 其中， 桩靴底面下处土壤水下溶重; B ---- 与桩靴面积相当的圆的直径；P o——桩靴底面处压强； tan N q ――承载力系数N q e N r ――承载力系数N r 2( N q 其中， ——内摩擦角。 3 算例： 桩靴底面积7om 桩靴型深：2m 桩靴入泥土深度：10m 桩靴体积：105用 算例1：(粘性土质表1) Q q n A i V q n = N C X S u Nc=6(1+B) D=10m B=2*sqr(A/=2*sqr(70/=9.443m Nc=>9 ,所以取9 Nc= 9 Su=9kPa q n=9*9000=81000 pa r1=9kN/m V=105rm tan2(45 2 ) 1) tan Q=81000*70+9000*105=6615kN=675t 算例2:(砂性土质表2) Q q n A i V q n 0.3 2 B N r P o(N q 1) B=2*sqr(A/=2*sqr(70/=9.443m 「2=10 kN/m3 Nr= Nq= p0=10kN/m*4.5m+m*2.7m+m*2.8m 2 =m q n=*i0**+ 2 =m r i=9kN/m 3 V=105m 混凝土楼板碳纤维加固施工方案 一、工程概况 工程名称：春风与湖三期工程 建设单位：重庆海外集团有限公司 施工总承包：五洋建设集团股份有限公司 项目地址：重庆市九龙坡区陈家坪朝阳村1号 本工程为商住楼工程，混凝土工程为商品混凝土。由于混凝土收缩和承受不均匀荷载等造成局部板底裂纹，现对开裂楼板采用碳纤维加固。 根据碳纤维加固要求：对开裂楼板采用碳纤维布进行加固处理；但在碳纤维布加固施工前，需要对开裂楼板进行以下方法进行处理： 一、先对吊顶进行照相留底，确保修补后恢复装修。 二、对整改区域进行农膜覆盖，避免污染 三、剔除板裂纹周边的水泥砂浆找平层或涂料层。 四、对加固部位的混凝土基层按规范和施工工艺进行打磨和清理。 五、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对于较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。 五、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。 六、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R3 10mm）。 七、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。使用中国建科院研制生产EC高强度聚合物砂浆修补表面凹陷底部分。 对经过剔凿、清理部分混凝土结构，用高于原结构混凝土强度一个等 级的环氧砂浆进行修补、复原，达到表面坚实和平整，具体按以下方案对楼板和梁进行碳纤维加固。 二、编制依据 1、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013） 2、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015) 3、《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013） 4、竣工验收前的类似问题检测报告。 5、施工现场实际情况 三、施工要求 1、一般要求 粘贴碳纤维片材加固修复结构应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复方案和施工技术措施。 2、材料要求 1）采用高性能、粘结强度高的A级环氧性面料纤维粘浸胶。 2）碳纤维布300克/平米，抗拉强度大于等于3500MPa。 3）粘贴碳纤维织物加固混凝土结构板时，应使用与基材及碳纤维有良好适配性的粘结剂。使用前确定碳纤维布及粘接剂性能检测合格。 3、施工工艺流程： 施工准备→脚手架搭设→表面处理→配制并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平整处修复处理→配制并涂刷浸渍树→脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维片材→表面防护→回复涂料、吊顶→脚手架拆除→清洁打扫 四、施工工序 1、施工准备 施工组织设计（专项施工方案）报审表 工程名称：大目湾新城规划4路道路工程I标段编号：A2 致：宁波至高建设监理有限公司（监理单位） 我方已根据施工合同的有关规定完成了象山大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥预制板梁砼表面防水剂处理工程专项施工方案的编制,并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。 附件：1号桥防水剂专项施工方案 承包单位（章）: _______________ 项目经理：_________________ 日期：___________________ 监理单位审查意见： 项目监理机构（章）： 专业/总监理工程师： 日期：________________ 建设单位审核意见： 建设单位（章）： 业主代表：_____________ 日期： 本表一式三份，经项目监理机构审核后，建设单位、监理单位、承包单位各存一 份。 大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥 预制板梁 防 水 剂 专 项 施 工 方 案 编制人_______________ 职务（称）____________________________ 审核人_______________ 职务（称）____________________________ 批准人_______________ 职务（称）____________________________ 批准部门（章）浙江建安实业集团股份有限公司 ____________ 编制日期_______________ 二0—四年四月二十五日_______________ 规划4路H标段1号桥为三跨3X 10m预应力砼简支梁桥，中心桩号 DK1+296正交。桥台采用重力式U形桥台，基础为双排①80cm的钻孔灌注桩接承台结构。桥墩为桩接盖梁式，采用单排①100cm的钻孔灌注桩基础+①80cm 立柱。桥梁上部结构采用10m的预应力砼空心板梁，板梁高度60cm。板梁采用C50砼，台帽、桥墩盖梁、 碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算 一、工程信息 工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁 设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人: 审定人: 负责人: 日期: 2011年11月9日 加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀，梁钢筋锈蚀严重，需恢复原结构承载力，消除结构病害。 二、依据规范 《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)① 《混凝土结构加固设计规范》(GB50367－2006)② 三、示意图 四、计算信息 1. 原构件信息 截面宽度: b＝300mm 截面高度: h＝900mm 混凝土等级: C20 受拉钢筋等级: HPB235 受压钢筋等级: HPB235 受拉钢筋面积: A so＝2946mm2 受压钢筋面积: A so'＝226mm2 受拉钢筋合力点到边缘距离a＝35mm 受压钢筋合力点到边缘距离a'＝35mm 受拉钢筋排数1排 2. 加固信息 纤维名称: 织物二级 结构等级: 重要构件 纤维厚度: t f＝0.167mm 纤维层数: n f＝3层 板材类型: 现场粘贴板 梁两侧粘贴纤维高度: h c ＝900 3. 荷载信息 是否考虑二次受力: 计算 初始弯矩: M ok ＝50kN.m 设计弯矩值: M ＝500kN.m 五、计算系数 1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo ＝210N/mm 2 受压钢筋抗拉强度 f yo '＝210N/mm 2 受拉钢筋弹性模量 E s ＝210000N/mm 2 2. 混凝土抗压强度 f co ＝9.60N/mm 2 混凝土计算系数 α1＝1.0 3. 碳纤维复合材设计计算指标 纤维抗拉强度设计值 f f ＝1600M pa 纤维弹性模量 E f ＝230000M pa 纤维抗拉应变设计值 εf ＝0.007M pa 4. 混凝土净高 h o ＝865mm 六、计算 1. 原受弯构件加固前相对受压区高度 ξb ＝β11＋f yo E s εcu ＝0.614 2. 原混凝土受压区高度 【7.2.1－2】① x ＝A so f yo －A so ' f yo 'α1 f co b ＝2946×210－226×2101.00×9.6×300＝198.33mm 3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1－1】① M 1＝α1 f co b x (h o －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a ') ＝1.0×9.6×300×198.33×(865－198.332)＋210×226×(900－35) ＝478.50kN.m ＜M ＝500.00kN.m 需要加固 4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2－1】① A te ＝0.5 b h ＝0.5×300×900＝135000mm 2 5. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数 ρte ＝A so A te ＝2946.00135000.00＝0.022 σ0＝M ok 0.87×A so ×h o ＝0.00 αf ＝1.04 查表【9.2.8】② 6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值 碳纤维布施工技术指南 一、总则 1、碳纤维布简介碳纤维增强塑性是碳纤维材料经过一定的制作工艺与特定的树脂复合而成, 其力学特点是应力应变量完全线性弹性, 不存在屈服点和塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能, 加固混凝土构件所用的碳纤维布是有碳纤维长丝组成的柔软片材, 具有强度高, 自身轻, 施工方便、快捷、应用范围广等, 用于建筑结构加固的碳纤维具有优良的力学能力, 其抗拉力度一般为建筑钢材的几十倍, 可是, 碳纤维材料织成碳纤维布后, 其中的各碳纤维丝很难完全工程工作, 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, 各碳纤维丝能很好的共同工作, 大大提高碳纤维抗拉强度, 故碳纤维加固首先必须使用碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作, 因此胶黏剂对碳纤维布起到的加固作用是比较关键的, 它既能确保各碳纤维丝共同工作, 又能同时确保碳纤维布与结构共同工作, 从而达到加固目的。因此在桥梁工程有广泛发展的前景。 2、碳纤维布加固的作用作用是纤维材料在加固结构中承担拉应 力, 改进构件的受力状态, 限制裂缝的产生和发展。 3、碳纤维布的应用范围和时机 当混凝土构造因为抗弯承载力不行，选用碳纤维布进行加固时，加固构造的损坏形状一方面取决于原构造的配筋状况，另一 方面取决于碳纤维的用量。现假定原构造为适筋构件，则加固构造的损 坏形状可分为如下三种状况。 ⑴碳纤维用量较少。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维能够到达较高的拉应变。 ⑵碳纤维用量适中。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维可到达某一中等拉应变。 ⑶碳纤维用量较多。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维应变很低。 上述三种状况，第三种状况因为碳纤维用量大且强度利用率低，不宜选用。第一种加固办法适用于截面高度较大的梁，第二种加固办法适用于截面高度较小的板或扁梁。这主要是因为对板或扁 梁而言，在碳纤维未到达很高的拉应变时，构造就能够因为变形过大而损坏。详细界限取决于碳纤维极限拉应变和加载方法。 二、应用情况 随着中国高速公路预防性养护施工的发展，粘贴碳纤维布技 术作为高速公路预防性养护最经济有效的方法，近年已受到越来 越多的重视。山东高速集团自开始应用碳纤维布加固技术，当年 主要用于泰安大汶口桥加固。，在胶州湾高速公路大修工程中也 采用了此技术。 碳纤维布加固技术 一、特点 1、高强高效：抗拉强度2500～3550MPA，弹性模量2.35×105～5.0×105 MPA 。 2、重量轻，厚度薄：比重1.8g/cm3，每层后0.1～0.2MM，基本不增加加固 构件自重及截面尺寸。 3、适用面广：广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型、结构形状的加固修 复荷抗震加固及节点的结构加固。 4、施工便捷：不需大型机具，没有湿作业，无需动火，无需现场固定设施，施 工占用场地少，施工工效高。 5、高耐久性：由于不会生绣，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。 二、适用范围 1、适用于各种结构类型，各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥 墩、桥梁、筒体，壳体等结构。 2、适用于港口工程和水利水电等工程中混凝土结构、砌体结构、木结构的补强 荷抗震加固，特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。 3、基层混凝土的强度要求不低于C15。 4、施工环境温度在5～35℃范围内，相对湿度不大于70％。 三、工艺原理 加固机理是将碳纤维布采用高性能的碳纤维配套树脂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。 四、工艺流程及操作要点 1、工艺流程：卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护 2、操作要点： ①卸荷 加固前对于承受二次荷载的构件不需卸荷，不承受二次荷载的构件必需卸荷，卸荷方式如下： a.对老建筑采用拆除原有的吊顶、墙面装饰、地面面层、设备等方法，以达 到卸静荷的目的。 b.对一些不能卸静荷的构件，可采用千斤顶顶升的方式卸荷；对于承受均布 荷载的梁，应采用多点均匀顶升；对于有次梁作用的主梁，每根次梁下需设1 台千斤顶顶升，顶升吨位由设计计算确定。 c.卸活荷载 ②基底处理 a.混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除， 对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。 b.裂缝部分如有必要应首先进行封闭或灌浆处理。 c.用混凝土角磨机、砂纸等工具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件 基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥10mm）。 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 钢丝绳承载力计算 1．现场施工如何应用经验公式进行钢丝绳破断力的估算?举例说明。 答：以钢丝绳直径d(mm)为依据，乘一比例系数，得到“径数”，记为。，对6x19股钢丝绳径数x=0．31d；对6x37股钢丝绳径数x=0．30d。 经验公式：钢丝绳破断F1=x/2(吨力)； 取安全系数为4时钢丝绳最大工作负荷F2=x/8(吨力)。 上述经验公式以钢丝绳抗拉强度db：1500N／n~2为基准求得的，验算表明，估算公式所得结果均为偏于安全的负误差，对6x19股钢丝绳误差范围为—2．85％～—6．38％；对6x 37股钢丝绳误差范围为—2．9％～—8．5％；一般能够满足施工现场钢丝绳选用的计算需要。 常用钢丝绳规格与破断拉力可见附录E。 经验公式推导过程： (1)多股拧制的拉断力有效系数A1，对6x19股钢丝绳取0．85，对6x37股钢丝绳取O．82； (2)钢丝绳计算截面与承力钢丝总面积的差异用有效面积系数k2表示，对6x19股钢丝绳Al=0,456-0．485，对6x 37股钢丝绳A2=0．444-0．485； (3)钢丝绳抗拉强度有多种值，估算公式选取质量为中等水平值ab=1500Ninon2； 钢丝绳在什么情况下应降低负荷使用? 答：(1)钢丝绳在一个节距内有少数几根断丝情况下，低于报废标准的，折减起吊荷重，其折减系数参考表9-2。 (2)钢丝绳表面有磨损或锈蚀时，但又达不到报废标准的，折减起吊荷重。其折减系数参考表9—2。 3.丝绳在什么情况下必须报废? 答：(1)钢丝绳在使用中，断丝数达到所有丝数1／2时应报废。 (2)一个节距内断丝根数超过表9-3规定应报废。 (3)钢丝绳整股破断应报废。 (4)钢丝绳磨损或锈蚀深度超过原直径的40％者或本身受过严重火烧或局部电烧者应报废。 (5)压扁变形和表面毛刺严重者应报废。 (6)断丝数量虽然不多，但断丝增加很快者应报废。 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议 碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工 规程建议 碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究 同济大学土木工程学院 屈文俊张誉 摘要：碳纤维加固混凝土梁的计算理论和施工操作规范，是碳纤维加固混凝土梁走向规范化和科学化的基础。本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验，建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法，依实际施工经验，提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。 关键词：碳纤维布加固梁，抗弯强度，施工规程 前言： 混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是：既有混凝土结构的加固和修复。 粘贴碳纤维布加固技术，是近十年在日本首先应用和发展的，已有一千多个工程实例。该方法的主要优点表现在： 1、性能稳定，一般无腐蚀问题。 2、重量轻，不增加结构静载。 3、强度高。4、容易手工操作，不需专门机械设备。 5、施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。目前，在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法，已有不少工程实例。同济大学在接收生产任务的同时，针对性地做了一系列试验，如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验，加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验，为工程应用起到指导作用。本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。 试验研究： 在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验，其中二根梁贴碳纤维布加固，为对比试验，一根梁没有粘贴碳纤维布。三根试验梁（L-1，L-2a，L-2b）的截面特性见表1，试验梁浇筑日期：99年10月21-22日，水泥：砂：石子=26：48：97；贴碳纤维布日期：99年11月16日； 碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布，试验梁的加固工作在试验室内进行，为了与实际加固施工现场操作相一致，操作人员上仰操作，加固操作程序为：打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。 静载试验日期：99年11月18-11月21日 梁粘贴碳纤维布加固计算书： 1、计算缺少受拉钢筋面积A s0=980mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。粘贴碳纤维 布强度f f =2800Mpa。 1）当粘贴碳纤维布层数n f =2，厚度t=0.167mm，宽度b'=400mm。实际粘贴碳 纤维布层数折减系数k m =0.95，实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=126.92 mm2。 按强度等效，如下： 碳纤维强度2800X126.92=355376>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求) 2）当粘贴碳纤维布层数n f =3，厚度t=0.167mm，宽度b'=300mm。实际粘贴碳 纤维布层数折减系数k m =0.85，实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=127.755 mm2。 按强度等效，如下： 碳纤维强度2800X127.755=357714>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求) 2、计算缺少受拉钢筋面积A s0=2454mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。粘贴碳纤维 板强度f f =2000Mpa。 1）当粘贴碳纤维板时，厚度t=1.4mm，宽度b'=400mm。实际粘贴碳纤维板截 面积A fe '=560mm2。 按强度等效，如下： 碳纤维强度2000X560=1120000>缺少钢筋强度360X2454=883440(满足要求) 板粘贴碳纤维布加固计算书： 1、计算缺少受拉钢筋面积A s0=393mm2／m,受拉钢筋强度f y0 =360Mpa。粘贴碳纤维 布强度f f =2800Mpa。 1）当粘贴碳纤维布层数n f =1，厚度t=0.167mm，宽度b'=200mm,间距200。 实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=66.8 mm2／m。 按强度等效，如下： 碳纤维强度2800X66.8=187040>缺少钢筋强度360X393=141480(满足要求) 2、计算缺少受拉钢筋面积A s0=565mm2／m,受拉钢筋强度f y0 =360Mpa。粘贴碳纤维 编号：SM-ZD-28434 粘贴碳纤维布加固施工方 案 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改 粘贴碳纤维布加固施工方案 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 施工部位：三支队八中队营房楼板加固 施工方法： 1、放线 在混凝土粘贴碳纤维的位置测放打磨控制线，打磨控制线比实际粘贴位置线每边宽5cm。待打磨工作完成后补加粘贴碳纤维的位置线。 2、混凝土面层的清理打磨 用角磨机和圆磨片、钢丝刷在砼面上需粘贴碳纤维的部位进行打磨，磨去砼表面浮层，直至打磨出坚实面，影响粘贴的钢筋头和砼凸起处要用砂轮切掉，混凝土表面层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象部位应予以剔除，用指定材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理。用强力吹风机将打磨过的砼面吹干净，做到砼表面清洁、干燥、甚至无粉尘。构件转角部位需打磨成圆角，其半斤不小于20mm。 3、找平 按照使用说明配置找平材料进行找平工作，用小铲刀将配置好的找平材料刮在砼表面凹陷部位，刮严刮实，对于局部较高的突起部分，应用砂轮或磨片磨平，构件表面的小孔、内角用找平材料刮后，表面仍存在的凹凸糙纹用砂纸打磨平整。找平树脂的配制要严格按照使用说明，混合后要充分搅拌均匀，ＴＥ环氧腻子的配制比例为，主剂：硬化剂＝２：１（重量比） ４、粘贴碳纤维 ４.１碳纤维的裁剪 根据设计尺寸将碳纤维布裁剪成行，碳纤维为单向受力材料，顺着纤维的方向为受力方向，裁剪时要特别注意方向，切忌将纤维斜切断。 ４.２配制粘贴树脂 按照使用说明配制粘贴树脂，混合后人工充分搅拌均匀。粘贴树脂应随用随配，每次配制量应在４０分钟内用完。 ４.３碳纤维的粘贴 用滚筒或刷子将配制好的粘贴树脂均匀涂刷到粘贴部 碳纤维梁加固计算书 项目名称_____________构件编号_____________日期_____________ 设计_____________校对_____________审核_____________ 一、基本资料 1．设计依据: 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程） 《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范）2．问题类型: 根据碳纤维片材求承载力 3．截面参数: 截面宽度: b = 300.00 mm 截面高度: h = 500.00 mm 受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2 受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm 受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2 受压钢筋面积A's = 0.00 mm2 受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm 受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2 混凝土: C15 轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2 轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2 轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm2 4．梁底受拉碳纤维片材参数: 弹性模量E cf= 1.40 × 105 MPa 抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa 粘贴层数n cf = 1 单层厚度t cf = 0.111 mm 梁底碳纤维片材的宽度 = 300.00 mm 梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2 考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i= 20.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数: 粘贴层数n cfv = 1 单层厚度t cfv = 0.111 mm 弹性模量E cfv= 1.40 × 105 MPa 条带宽度w cf = 100.00 mm 条带净间距s cf = 100.00 mm 侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm碳纤维粘贴加固施工方案汇总
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