粘貼碳纖維加固法

1、精品文檔粘貼碳纖維加固法1. 粘貼碳纖維簡(jiǎn)述粘貼碳纖維法是公路混凝土橋梁常用的加固方法。一般是采用環(huán)氧樹(shù)脂或?qū)ｉT(mén)結(jié)膠將碳纖維布或板直接粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使之與構(gòu)件形成受力整體。使用碳纖維布加固技術(shù)加固拱肋 , 具有以下一些技術(shù)優(yōu)勢(shì):( 1) 碳纖維布薄而輕, 施工時(shí)不用任何大型設(shè)備, 粘貼后占用的空間很小基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。這在勝利橋舊橋改造工程空間緊張的情況下 , 顯示出極大的優(yōu)越性。( 2) 強(qiáng)度高 ( 約為普通鋼材的 10 倍) , 效果好 , 能取得類(lèi)似于鋼板一樣的加固效果 , 但其結(jié)構(gòu)重量基本不增加, 使加固后的結(jié)構(gòu)外表仍然保持輕巧和美觀。( 3) 由于碳纖維布加固只使

2、用碳纖維和配套樹(shù)脂, 碳纖維布有極好的抗化學(xué)作用 , 具有耐酸、 堿、 鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能 , 不會(huì)出現(xiàn)生銹 , 因而使用碳纖維布加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性。( 4) 碳纖維布柔性好, 易于裁剪 , 易于施工 , 不需要大型施工機(jī)具及周轉(zhuǎn)材料 , 操作簡(jiǎn)便 , 施工工期短, 經(jīng)濟(jì)性好。2. 加固基本原理碳纖維加固基本原理根據(jù)采用碳纖維片材對(duì)梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時(shí)進(jìn)行承載力計(jì)算, 除符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本假定外, 尚應(yīng)符合下列要求:( 1) 構(gòu)件達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時(shí), 碳纖維片材的拉應(yīng)變按截面應(yīng)變保持平面的假定確定, 但不應(yīng)超過(guò)碳纖維片材的允許拉

3、應(yīng)變ecf ;( 2) 考慮二次受力影響,根據(jù)加固時(shí)的荷載狀況, 按截面應(yīng)變保持平面的假定計(jì)算加固前受拉區(qū)邊緣混凝土的初始應(yīng)變ei ;( 3) 碳纖維片材的拉應(yīng)力 rcf 取碳纖維彈性模量ecf 與其拉應(yīng)變ecf 的乘積 ;( 4) 在達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時(shí), 碳纖維片材與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞 .3. 設(shè)計(jì)原則( 1)雙曲拱橋結(jié)構(gòu)自重較大，加固時(shí)不能完全卸載，必須考慮二次受力。( 2)一般情況下，正常使用極限狀態(tài)將控制加固設(shè)計(jì)( 3)承載力極限狀態(tài)的驗(yàn)算中要考慮到可能發(fā)生的各種破壞形態(tài)。(4)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算包括：應(yīng)力的限制，以免鋼筋的屈服、混凝土 的破壞或過(guò)度徐變和cfrp

4、勺斷裂；變形的限制；開(kāi)裂的限制，以保證結(jié)構(gòu) 的耐久性與黏結(jié)的完整性。(5)意外設(shè)計(jì)情況應(yīng)考慮由于撞擊、故意破壞或火災(zāi)等引起的碳纖維片材的脫 落。3.設(shè)計(jì)計(jì)算t形截面偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行加固，其正截面承載力按以下公式計(jì)算：一 一l 0等效拱肋截面圖(單位：mm)0 n df cd 1 bx -5fa f (1)7 0 n d e -f cd i bx j h 一 ； i (2)6 f 一 fe ecf(3)式中：橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對(duì)于公路 橋梁，安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，分別為 1.1、1.0和0.9;nd 軸向力組合設(shè)計(jì)值；fcd1 原構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；b t形

5、截面短邊長(zhǎng)度；r碳纖維布應(yīng)力計(jì)算值，按平截面假定計(jì)算；af 碳纖維布的面積；h 一t形截面的高度；_o2歡迎下載精品文檔x截面受壓區(qū)高度;ecf碳纖維布的彈性模量;ife碳纖維布的有效應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)值；取；fe=0.0035表1磔纖維布性能指標(biāo)質(zhì)最/ m -寬度/mi設(shè)計(jì)厚 度/mm抗拉強(qiáng) 度 ai pa彈性模5： /gpa300500 1673 400230軸力設(shè)計(jì)組合值為2334.46kn,彎矩設(shè)計(jì)值為553.37kn - m將截面的各 數(shù)據(jù)代入公式有：6f =0.0035x230000=80531.1 x 2334.46 x 10 13.8 x 280x-805 x 0.167 x 280x_

6、674.31mm取x的最小值代入(2)中進(jìn)行驗(yàn)算：1.1 x553.37 x 103-13.8 x280x674.31 (870- 674.31)0 包成立2所以正截面的承載能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求4.加固施工工藝4.1加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.1.1主拱圈加固（ 1）對(duì)主拱肋局部混凝土碎落處，應(yīng)將周邊松散混凝土鑿除，對(duì)已銹蝕鋼筋除銹，并采用環(huán)氧樹(shù)脂小石子混凝土修復(fù)；（ 2）對(duì)主拱肋箍筋外露銹蝕部位，應(yīng)對(duì)銹蝕處進(jìn)行除銹并磨平，粘貼一層碳纖維布予以封閉；（ 3）主拱肋拱頂截面下緣1m范圍內(nèi)及破損部位粘貼一層碳纖維布，并在主拱肋的外側(cè)加壓條，其粘貼形式采用內(nèi)短外長(zhǎng)式。4.1.2 拱上立柱的加固（ 1）采用碳纖維布

7、的環(huán)向圍束對(duì)拱上立柱進(jìn)行延性加固，且碳纖維布的粘貼層數(shù)不少于3層；（ 2）環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度應(yīng)大于50mml碳纖維布環(huán)向截?cái)帱c(diǎn)的延伸長(zhǎng)度應(yīng)大于200mm且各條帶搭接位置應(yīng)該相互錯(cuò)開(kāi)。（ 3）碳纖維布加固立柱時(shí)，在繞過(guò)立柱的外倒角時(shí)，立柱的截面棱角應(yīng)在粘貼前打磨成圓弧面。圓化半徑應(yīng)該大于25mm；（ 4）在碳纖維布兩端增設(shè)錨固措施。4.1.3 腹拱加固在各腹拱的拱腹設(shè)置一層鋼筋網(wǎng) , 并錨噴 10cm 厚混凝土 , 以提高腹拱的承載能力和抗風(fēng)化能力 . 在施工過(guò)程中 , 應(yīng)注意的是: 設(shè)計(jì)錨噴混凝土厚度為 10cm, 若一次性噴射容易因噴射混凝土的自重大于腹拱拱頂受?chē)娒娴恼辰Y(jié)強(qiáng)度,而下

8、垂或脫落, 因此必須采用分層噴射 , 每層厚度宜為 2 3 cm.4.1.4 橋面系鑿除橋面鋪裝層，重新澆筑20cmm筋混凝土橋面，提高橋面系的整體性。4.1.5 主拱肋橫隔板對(duì)主拱肋橫隔板跟拱肋連接處， 首先應(yīng)對(duì)其進(jìn)行打磨處理， 再粘貼 1-2層碳纖維布，橫隔板的其他部分采用除銹、涂抹水泥砂漿處理。4.2 粘貼碳纖維布注意事項(xiàng)粘貼碳纖維布施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照粘貼碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土工程施工與驗(yàn)收暫行規(guī)定進(jìn)行施工并注意一下事項(xiàng)：粘貼碳纖維布應(yīng)在拆除橋面與腹孔微彎板、 腹孔墩蓋梁， 并在拱腳附近拱背上緣現(xiàn)澆混凝土等工序完成之后進(jìn)行， 盡量減輕上部構(gòu)造的衡載作用， 以充分發(fā)揮碳纖維布的高強(qiáng)性能；粘貼碳纖維布時(shí)及黏結(jié)膠達(dá)到強(qiáng)度前， 不允許對(duì)上部構(gòu)造增加重荷載作用， 以 免影響粘貼質(zhì)量；在粘貼膠達(dá)到強(qiáng)度后，才可開(kāi)始澆筑腹孔墩外包混凝土與橋面板混凝土 ；要求粘貼前清除拱肋下緣表面疏松部分，直至露出混凝土結(jié)構(gòu)層，若有裂縫，應(yīng)先予以修補(bǔ)；粘貼碳纖維布時(shí)，應(yīng)使碳纖維布材料充分浸潤(rùn)，確保粘貼質(zhì)量；施工前應(yīng)對(duì)粘貼表面混凝土含水率及所處的環(huán)境進(jìn)行測(cè)量， 若混凝土表層含水率大于4%或現(xiàn)場(chǎng)氣溫低于5時(shí)，應(yīng)停止施工或采取措施；碳纖維布是否與被黏貼結(jié)面充分黏合直接關(guān)系到碳纖維布的施工質(zhì)量