碳纤维加固分析

第一篇：碳纤维加固分析

碳纤维加固混凝土的弹塑性分析 黄兴 王国体

摘要：

1.碳纤维复合材料是航空、汽车、运动器材等众多领域广泛应用的材料之一。由于具有优异性能。碳纤维单向布与配套树脂材料已是加固钢筋混凝土结构的新材料、新工艺。本文简单介绍了钢筋混凝土有限元分析的研究现状，碳纤维加固混凝土技术的发展概况，讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元LINK8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去，用ANSYS进行模拟并对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。关键词：混凝土 加固 有限元

Carbon fiber reinforcement concrete ball plasticity analysis Abstract：

1.The carbon fiber is compound with the aviation, the automobile，the movement equipment and so on one of multitudinous domain widespread application materials.Because has the outstanding performance.The carbon fiber unidirectional cloth and the necessary resin material already were reinforces the reinforced concrete structure the new material, the new craft.This article simply introduced the present situation of the reinforced concrete finite element analysis research, the carbon fiber reinforcement concrete technology development survey;discussed the coagulation of the material ball plasticity and the construction relations.Introduced several kinds of common useful models to simulate the concrete.2.In the determination finite element, in the model foundation, in detail introduced in ANSYS specially uses in to simulate the concrete or the steel bar stick congeals the texture of soil Solid65 unit as well as steel bar unit LINK8

3.In infinite element analysis which puts up the main beam to the steel bar coagulation, through eliminates or add the carbon fiber ,carries on the simulation with ANSYS, thus carries on the comparison to the test result, the confirmation carbon fiber to the concrete reinforcement function Key word: Concrete reinforcement finite element 钢筋混凝土有限元分析的意义

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理—力学完全不同的材料所组成的结构材料。钢筋混凝土结构由于强度高、可模性好、造价低等优点，在我国建筑业中被广泛使用，公共建筑及绝大部分高层建筑均为钢筋混凝上结构。

由于钢筋混凝土材料性能的特殊性和复杂性，对于钢筋混凝土的试验研究存在着许多复杂的因素，主要包括:(1)钢筋混凝土结构是由两种材料组成:钢筋和混凝土。

(2)混凝土本身主要是由山水、砂石骨料和水泥复合而成。在混凝土硬化以后，在混凝土中仍然有自由水和孔隙，甚至还有未水化的水泥粒，并不可避免的形成数条多微裂缝。混凝土的应力应变关系是非线性的，且受很多因素影响。在复杂应力条件下，混凝土本构方程仍然是一个需要深入研究的问题。

(3)在荷载作用下，一般钢筋混凝土结构是带裂缝工作的。混凝土的裂缝随荷载的增加而不断发展。

(4)混凝土的变形是与时间有关的，如收缩和徐变。

(5)钢筋和混凝土之间的粘结关系非常复杂，如何模拟粘结关系也需进一步研究。

(6)钢筋本的非弹性性能。

考虑到这些复杂因素，要精确分析一个钢筋混凝土结构从加载到破坏的全过程是十分困难的。长期以来，钢筋混凝土结构的分析主要靠试验和经验公式，而且主要是针对杆件结构。对于复杂的混凝土结构要么用模型试验，要么用弹性理论，对某些结构一般是用极限平衡理论求得其承载力。

随着电了计算机的出现和混凝土本构关系研究的深入，钢筋混凝土结构有限元分析方法得到了迅速的发展。在钢筋混凝土结构的分析中运用有限元分析可以提供大量结构反应信息，诸如结构位移、应力、应变的变化，混凝土压屈，钢筋流动，粘结滑移，破坏荷载等等，这对研究钢筋混凝土结构的性能，改进工程设计都有重要的意义。

2钢筋混凝土有限元分析的研究现状

最早用有限元法分析钢筋混凝上梁的学者是 Ngo和Scordelis。他们于1967年在ACI杂志上发表了一篇有关这一内容的论文们在研究中，主要还是基于线弹性理论，但是他们根据试验结果，将钢筋和混凝土划分为三角形单元，按平面 应力问题和线弹性理论分析钢筋和混凝土应力，针对钢筋混凝土结构的特点，在钢筋和混凝土之间附加了一种沿钢筋径向和切向都有一定刚度的粘结弹簧，从而可以分析粘结应力的变化情况：反映混凝土的开裂特性，提出了离散裂缝(discrete cracks)形式，即在梁中预先设置裂缝，裂缝的两边用不同的节点，裂缝间也附加了特殊的无几何尺寸的连接弹簧，以模拟混凝土裂缝间的骨料咬合力和钢筋的销栓作用。这一研究获得了很大的成功，引起了巨大的反响。自此以后，许多学者在这一领域研究，发表了大量研究成果。

1968年Nilsson发展了Ngo等人的工作，将钢筋与混凝土非线性粘结关系和混凝土本身的非线性应力应变关系引入有限元分析，当钢筋开裂后就重新划分网格，把裂缝置于单元边界处Frankin于1970年首先引入“弥散裂缝”的方法，将钢筋分布在混凝土单元中，假定钢筋与混凝土间有效连接并可以自动跟踪裂缝的发展。这一方法为有限元分析实际钢筋混凝土结构提供了有力工具，获得了广泛应用。有些研究中还用拉伸强化(tension stiffening)概念，以考虑裂缝之间混凝土对受拉的贡献。由于弥散裂缝模式计算相对简单并具有较好的精度，这一模式己被应用于平面应力、平面应变、板弯曲、壳体、轴对称和三维实体问题之中。1969年已有学者用分层法来建立钢筋混凝土梁的弯曲单元稍后Lin和Scordelis将分层法用于板壳单元等弯曲构件，假定每一个混凝土堆安全壳、存储容器和海洋石油平台等大型混凝土结构的非线性分析中。这一阶段的研究和应用都取得了很大的进展，但总的来说，不管是理论研究还是工程应用，都比较粗糙，处于探索阶段。

1977-1985年，在这个阶段中，研究工作主要可分为两个方面。一方面是继续在单元模式的选取、混凝土的本构关系和破坏理论、裂缝的模拟和拉伸强度、骨料咬合和销栓作用以及粘结方面进行深入的研究。另一方面是系统性的总结和交流工作，美国土木工程协会组织了一个20人的委员会，花了八年时间，总结和分析了钢筋混凝土结构有限元结构分析领域的大量研究资料和信息，在 1982午 5月发表了长达 545页的综述报告，内容涉及本构关系和破坏理论、钢筋模拟及粘结的表示、混凝土开裂、剪力传递、时间效应、动力分析、数值算例和应用;还在附录中发表了钢筋混凝土结构非线性的有限元程序。在这一时期，欧洲和亚洲的一些学者也在钢筋混凝土结构的有限元分析方面进行了大量的研究工作，1987年7月在联邦德国召开了“钢筋混凝土空间结构非线性性能”的国际会议;1981年，国际桥梁与结构工程协会在荷兰召开了 “高等混凝土力学”的国际会议;1984年，在前南斯拉夫召开了 “混凝土结构的计算机辅助分析与设计”国际会议。同时，日本学者的研究工作在起步较晚的情况下很快的发展到了应用阶段，并且与试验的结合方面取得了很大的进展。

1985年到现在，处在混凝土的本构关系的表达和试验研究方面继续进行更深入的研究之外，钢筋混凝土结构非线性有限元分析进一步向实用方向发展，努力把现有的分析方法和工程设计结合起来。同时，研究的领域也进一步扩展到动力、冲击荷载下的非线性分析，分析模型和材料参数成为预测钢筋混凝土结构在动力和冲击荷载下性能的研究热点;高强混凝土和受约束混凝土结构的非线性有限元分析也受到了重视;材料非线性、几何非线性以及时间因素的综合考虑也融入了钢筋混凝土结构非线性有限元分析。在混凝土结构中，与时间因素有关的效应包括荷载、预应力、环境因素以及随时间推移而变化的徐变、收缩、老化、热效应和预应力筋的松弛等。在这一时期中，我国在钢筋混凝土结构非线性有限 元分析的大部分领域开展了研究工作，取得了很大发展。我国虽然没有专门召开过钢筋混凝土非线性有限元分析方面的会议，但这方面的研究工作在计算力学、结构工程、地震工程等全国性的学术会议中有所反映，也出版了钢筋混凝土结构非线性有限元分析方面的专著，反映了我国在这一方面的研究成果。

目前可以说钢筋混凝土的有限元分析己经到了相当实用的阶段。欧洲混凝土委员会 1990年的混凝土模式规范已经将混凝土有限元方法纳入其有关条文。我国钢筋混凝土结构也在附录中写入了有关有限元分析的条文。其主要用途如下：

a)用于重大结构，如核电站的安全壳、海上采油平台、大型水利工程结构的静力分析，尤其是动力分析，具有及其重要的意义。既可以检验设计，又可以优化设计;既有经济价值，又有研究价值。

b)用于结构或构件的全过程分析，对结构或构件的性能及其实际的极限荷载有更深入、正确的了解，能揭示出结构的薄弱环节，能对其可靠性做出正确的评价。

c)辅助试验进行参数设计。

3.ANSYS在钢筋混凝土有限元分析中的运用

ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的融结构、热、流体、电磁、声学于一体的新一代大型有限元分析程序，它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，能高效的求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性、模态分析、谐波响应分析、瞬态动力分析、断裂力学等问题。它拥有完善的前后处理和强大的数据接口，因而是计算机辅助设计(CAE)和工程数值分析和模拟最有效的软件之一。

4碳纤维加固技术的发展概况。

碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究下作开始于80年代的美、日等发达国家。自80年代末至今，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区的众多大学、研究机构、材料生产厂家等都相继进行了大量碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上己编制形成了自己国家的行业标准和规范。日本的阪神大地震后，很多工程就是用碳纤维材料加固修补的。建筑物的抗震加固技术在日本、韩国、美国、欧洲、台湾等国家和地区得到了迅速的发展和广泛的应用。碳纤维材料在土木工程领域的应用已非常广泛，概括起来主要有以下几种途径：

(1)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维混凝土，用于新建结构。(2)长丝制成束状(棒材)在现浇混凝土中代替钢筋用土新建结构。

(3)将碳纤维制成织物(片材)>VI贴到混凝土表面用于结构的补强和加固。从目前国内外的发展情况看，碳纤维材料应用于建筑业的研究开发活动正 呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强以优化设计；既有经济价值，又有研究价值。

5今后的研究内容

1.讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。

2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元Link8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去用ANSYS进行模拟，从而对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。

钢筋混凝土材料的性质非常复杂:(1)在多轴应力状态下的非线性应力—应变特性;(2)应力软化和各向异性弹性劣化:(3)拉伸应力或应变引起的逐步开裂;(4)钢筋和混凝土的粘结滑移，骨料的连锁作用，钢筋的铆合作用;5)有如徐变、收缩与时间相关的特性。因此，如何提出一个能描述在所有情况下混凝土特性都合适的本构模型是非常困难的一项工作。本章将简要介绍混凝土材料的本构关系。

参考书目：

1.王勖成 有限单元法 清华大学出版社 2003.7 2.祝效华 余志祥 ANSYS高级工程有限元分析范例精选 电子工业出版社 2004.10 3.小飒工作室 最新经典ANSYS及Workbench教程 电子工业出版社 2004.6 4.ANSYS理论手册

5.ANSYS非线性分析指南

6.卢哲安 陈涛 弹纤维加固钢筋混凝土板非线形有限元分析 中国科技论文在线 7．江见鲸 陆新征 钢筋混凝土有限元 清华大学研究生精品课程

8．周岑 孙利民 钢筋混凝土结构弹塑性分析在 ANSYS中的实现 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 2000.9.2

第二篇：顶板碳纤维加固处理方案

桃花源居1#楼302室顶板加固处理方案

一、施工原因：因桃花源居1#楼302室室内内顶板处管线较多且较密，故在顶板砼浇筑过程中，出现蜂窝的质量缺陷，导致局部砼脱落，现提出以下处理方案。

二、工艺过程：基底处理→抹比原砼强度高一等级的水泥砂浆→涂底胶→粘贴碳纤维→保护。

三、施工技术要点：

1、昆凝士表层出现蜂窝劣化现象的部位凿除，用风机将混凝土表面清理干净，冲水湿润。

2、用比原砼强度高一等级的水泥砂浆（内掺108胶）抹压密实。

3、待水泥砂浆干透后，涂刷底胶，按配合比主剂：固化剂=

3：1配置底胶。待胶固化后再进行下一工序施工。

4、粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后，用特制工具反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘结胶充分浸透碳纤维布，并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。第二层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

5、在碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。用特制工具反复沿纤维方向滚压，并刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。第二层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶

用工具反复沿纤维方向滚压，并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶使之均匀。

6、碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于200mm。

7、保护

加固后的碳纤维布表面采用抹灰并批腻子进行保护。

四、检验与验收

施工前应对材料性能进行检验，以保证工程质量。粘贴碳纤维片材的各工序隐蔽工程均应进行检查，合格后方可进行下一道工序的施工以保证工程的安全。施结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象，应采用针管注粘结胶的方法进行补救。

桃花源居1#楼302室

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建筑置业有限公司

文档内容仅供参考，如果您需解决具体问题，建议您详细咨询相关领域专业人士。

第三篇：碳纤维加固技术在厂房加固中的应用

碳纤维加固技术在厂房加固中的应用

(本文由：上海鼎峰加固工程 整理)

摘要：综合加固工程实例论述碳纤维复合材料加固技术应用于场地较小、环境复杂条件下的加固方案、设计原理及施工过程，通过工程实例阐明碳纤维材料是一种适用面很广的加固修复材料，而且有良好的耐久性和耐腐蚀性。

关键词：碳纤维材料；复杂环境；混凝土结构；加固设计；施工方法

碳纤维加固材料是一种新兴的高强材料，最早应用于航空航天等高科技领域。近年来在土木工程领域中的研究与应用得到迅速发展，较之传统的结构加固方法，碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复材料，具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。更主要的特点是耐腐蚀、截面尺寸小(即紧贴构件表面不占用空间)。碳纤维加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面，从而达到结构补强及改善结构受力性能的目的。此项技术在美国、日本等发达国家已成熟运用，我国在20世纪90年代后期才开始碳纤维加固技术的研究与应用，近年来我们在许多方面进行过应用，应用效果非常理想，并已取得了一定的成果，且形成了系统的加固理论，现在中国工程建设标准化协会标准：《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》正式出台了，实际应用有章可依，为我们今后的大量使用创造了条件。工程概况

包钢选矿厂再磨车间厂房始建于20世纪9o年代，为多层钢筋混凝土框架结构，主厂房四层，局部五层，建筑面积6 000 m2左右，加固部分结构平面见图1。使用及生产情况与设计相吻合，21303年厂方由于技术改造需要，拟在V21．860 m屋面框架梁上悬挂桥式电葫芦，原屋面梁经可靠性鉴定，现在结构承载能力不满足改造要求，故对v21．860 m屋面框架梁采用碳纤维进行加固，经过加固达到了2003年厂房在v21．860 m屋面框架上悬挂桥式电葫芦的技术改造需求房屋的非破损检测及评定结论

2003年对拟改造加固部分的结构构件和框架梁采用超声—— 回弹综合法进行了框架混凝土梁现有强度的检测，同时对该部分构件和相关构件的外观质量和开裂破损情况进行了全面检测。检测结果：通过对该厂房的全面检查发现，厂房内框架梁有明显斜裂缝，除此以外混凝土外观质量良好，表面平整光洁，棱角齐全，未见其它质量缺陷，D—E列3—7轴框架各主梁，混凝土检测结果均大于25 MPa，根据以上检测结果，对梁的抗弯、抗剪承载力进行计算，抗剪承载力不满足改造要求。加固方案的选择

在加固方案的选择上考虑该厂房环境窄小，车间要求加固施工必须在不停产的情况下进行，而且必须保持生产环境清洁干净，上部绝对不能有粉尘及杂物掉落。经现场考查该厂房的楼层较高，在上面可搭吊架进行操作，只有选择所有加固操作在上面进行，才能保证在不停产的情况下进行，所以首选了碳纤维加固方案，这种方案使用材料较少，设备简单，没有湿作业，施工及防护搭载重量均可满足吊架的负荷要求。而且施工防护工作容易做到，能够满足厂房内正常的生产环境和干净清洁的要求。施工工艺及构造要求 5．1 施工工序

(1)严格按规程要求作好施工准备；

(2)混凝土表面处理要彻底，必须按规程要求露出坚实的基层；(3)按材料使用要求配制并作涂刷底层树脂；(4)配制找平材料并对不平处修复处理；(5)配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂；(6)粘贴碳纤维；

(7)未粘贴碳纤维的部位，粘贴完碳纤维后，刷两遍聚合物防水涂料对全梁进行耐久性处理。要注意养护，不能损伤碳纤维布及聚合物涂料层。5．2 注意事项

(1)材料要经检验合格；

(2)表面处理要用混凝土角磨机、砂轮等工具将构件基层混凝土表面打磨平整，构件转角粘贴处要打磨成圆弧状，圆弧半径R≥20 mm，表面打磨后应用压力风机清除粉尘，并保持清洁干燥；

（3）涂刷底层树脂厚度均，不能漏刷或有流淌及气泡现象存在；

(4)粘贴碳纤维布时，不得损伤碳纤维布，要使粘结剂充分浸透粘贴碳纤维中，粘贴时要使其平整无气泡，粘贴碳纤维接头搭接长度为150 mm，各层粘贴碳纤维布之间的搭接位置要相互错开。结束语

碳纤维加固技术对混凝土结构及构件的补强加固效果是十分理想的，在基本不增加构件截面尺寸及自重的前提下，该技术在施工工期、施工质量方面均能达到预期的目的，而且不受场地大小、构件形状的影响，适应面非常广泛；同时通过表面粘贴碳纤维补强加固，也可使混凝土表面起到防潮防腐的作用，既可起到补强加固作用又提高耐久性，一举两得；加固后的框架梁，经一年多生产运行和春夏秋冬四季环境的更替，未见任何异常现象，结构完好无损。目前在旧厂房技术改造项目多，厂房钢筋混凝土结构多数需要补强的情况下，碳纤维加固技术具有较大的推广应用价值。

第四篇：楼板裂缝修复及碳纤维加固施工方案

楼板裂缝修复及碳纤维加固施工方案

前言：

现浇板底裂缝，为了防止板内钢筋锈蚀，须对出现裂缝的板进行裂缝灌浆处理，拟对已产生裂缝部位进行碳纤维加固。

一、工程概况

工程名称：西安高新创汇社区F区

工程地点： 西安市锦业二路与上林苑一路交汇处

二、编制依据

1、《混凝土结构加固的设计规范》GB50367-2007。

2、相关厂家的配套产品说明。

3、国家省、市有关法规。

三、主要材料：

灌浆树脂、封缝胶、碳纤维布。

1、裂缝灌浆工作原理介绍:

原理方法是利用机械的高压动力(高压灌注机)，将环氧树脂胶灌浆材料注入混凝土裂缝中，当树脂胶到混凝土裂缝固化、膨胀、固结，这样固结的树脂胶体填充混凝土所有裂缝，以达到裂缝修补效果。

2、施工步骤：

搭设施工脚手架——观测裂缝——基层处理——确定注入口———安装注射点——配灌浆树脂——安设灌浆器——灌浆——拆除灌浆器——清洗灌浆器——基层复原。

3、施工机具：

① 强力吹风机（清理裂缝）；② 600ml量杯（配树脂胶）；③ 4cm宽开刀、小刮板（配封缝胶）；④SL-500高压灌注机；⑤ 酒精、棉丝（清洗灌浆器）；⑥ 手提打磨机（打磨封缝胶清理基层）。

4、注意事项：

① 施工前必须将抹灰层剔除干净，露出结构面； ② 施工时一定要保证裂缝干燥，切忌用水冲刷裂缝； ③ 注入口尽量设置在裂缝较宽，开口较通畅的位置； ④ 如使用底压灌浆封口胶要现配现用，每次配量不宜过多； ⑤ 仰面注胶施工时必须佩戴防护镜；

⑥ 灌浆结束后用酒精浸泡并清洗灌浆器，以便下次使用，切不可用其他稀料清洗。

四、碳纤维加固

1加固建议

本工程中出现的裂缝处于楼板位置，初步鉴定裂缝是由冬季施工时，混凝土在低温条件下凝结时间延缓，从结构安全角度考虑，对未贯通的裂缝，以及贯通的裂缝在灌浆结束后须在楼板裂缝部粘贴碳纤维布进行加固，在裂缝分布范围200mm宽度沿受力方向贴碳纤维布一层，沿裂缝方向碳纤维布边缘贴100mm宽碳纤维压条一道；对已贯通的裂缝，在下部裂缝分布范围200mm宽度沿受力方向贴碳纤维布一层，进行加固。2碳纤维布加固介绍 《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006.使用碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力。增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度。抗裂性和结构的延性，和抗震加固的作用。

3碳纤维加固施工工艺简介

1、施工顺序：

混凝土基底处理——涂底层底胶——找平胶找平——贴碳纤维片——养护

2、施工方法：(1)、混凝土基底处理

1.1将楼板底部表面的障碍物清除。

1.2检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，进行必要处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。

1.3被粘贴混凝土表面应打磨平整，除表面浮层、油污等杂质，直至露出结构新面，转角处粘贴要进行倒角处理，并打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm，将混凝土表面内丙酮擦拭一遍，保持混凝土表面干燥。

(2)、涂底层底胶：

2.1、把底胶的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器合均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。2.2、在底胶中严禁添加溶剂。含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。

2.3、用滚筒刷均匀地涂抹底胶。

2.4、指触干燥时间因气温不同，一般在3小时到1天之间变化。2.5、底胶固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。(3)、找平胶找平：

3.1、底胶涂刷后，混凝土表面不平处用找平胶找平。(4)、贴碳纤维片

4.1、确认粘贴表面干燥。气温50C以下，相对湿度RH>85%时，如无有效措时不得施工。

4.2、防止碳纤维受损，碳纤维片在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折。因此，贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维片，每段长度一般以不超过6m为宜。要使用更长的片材时，除精心防止弯折外，对脱泡(即赶出气泡)、渗浸过程必须加位谨慎操作。为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应按当天的用量为准。4.3、碳纤维向接头必须搭接15cm以上，该部位应多涂粘结树脂，碳纤维横向不需要搭接。

4.4、粘接树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用用完为准。4.5、贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂，称为下涂。下涂的涂量标准如下。

200g/m2的碳纤维片，400-500g/m2 300g/m2在碳纤维布，500-600 g/m2 4.6、贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使树脂浸入碳纤维中。4.7、碳纤维片施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂，称为上涂。上涂涂量标准如下：

200g/m2在碳纤维片，200-100 g/m2 300g/m2在碳纤维布，300-200 g/m2 4.8、进行空鼓检查，并进行处理。

4.9、须粘2层以上碳纤维布时，重复4.5-4.8步骤，并遵守4.3的规定。(5)、养护

5.1粘贴碳纤维片后，需自然养护24小进达到初期固化，应保证固化期间不受干扰。

5.2、在每道工序以后树脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭。

5.3、当树脂固化期间存在气温降低到50C以下的可能时，可采用低温固化树脂，或采取有效的升温措施。

5.4、碳纤维片粘贴后，要达到设计强度，需自然养护，在此期间应防止贴片受到硬性冲击。

第五篇：梁板结构承载力不足的原因分析及碳纤维加固探讨

摘要: 粘贴碳纤维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件表面, 以提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力, 由此达到对建筑物进行加固、补强的目的。本文对梁板结构的承载力不足的原因进行了系统总结, 并对碳纤维材料在梁板结构加固工程中的应用进行了介绍。

关键词: 梁板结构 加固 碳纤维

引言

碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面, 以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修建筑工程管理论文补的研究始于上世纪 80 年代美、日等发达国家, 我国起步较晚, 在 20 世纪 90 年代后期国内才开始碳纤维加固技术的研究与应用, 并且已经取得了一定的成果, 在工程中得到日益广泛的应用。

1.梁、板承载力不足的原因及加固目的

1.1 梁、板承载力不足的原因(1)由于施工过程中混凝土强度达不到设计要求, 或因钢筋少配、误配而引起梁、板等受弯构件承载力不足。(2)在设计方面引起梁、板等受弯构件承载力不足最主要的原因是计算简图与梁、板实际受力情况不符合, 或者荷载漏算、少算。(3)使用过程中严重超载也会导致梁板承载力不足。(4)其他原因:地基的不均匀沉降, 使梁中产生附加应力;采用了不成熟的构件;构件形式带来的影响。例如, 采用薄腹梁虽有不少优点, 但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝;构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀甚至锈断, 严重影响承载力。引起承载力不足的原因, 除上述例举外, 还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢以及荷载的突然作用等等。

1.2 补强加固的目的(1)提高结构、构件的强度;(2)提高结构、构件的稳定性;(3)提高结构、构件的刚度;(4)提高结构、构件的耐久性。

2.混凝土加固结构的受力特性

对已建的结构进行加固, 其受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异。首先, 加固结构属于二次受力结构, 加固前原结构已有载荷作用受力(即第一次受力), 原结构存在一定的压缩(或弯曲)变形, 同时原结构混凝土基本已经完成收缩变形;而加固一般是在未卸荷下进行的, 新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下, 才开始受力, 导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变。因此, 新、旧结构不能同时达到应力峰值, 破坏时, 新加部分可能达不到自身的极限状态。其次, 加固结构新、旧两部分存在整体工作问题, 整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。由于加固结构有上述的受力特征, 决定了其计算方法和构造处理以及施工要求, 不同于普通混凝土结构。

3.碳纤维加固

3.1 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)基层混凝土的强度等级不低于 C15。

3.2 工艺流程工艺流程: 表面处理→卸荷→涂底胶→找平→涂面胶→粘贴→粉刷保护。

3.3 粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态主要有以下几种:(1)受拉钢筋先达到屈服, 然后受压区混凝土压坏, 此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变;(2)受拉钢筋先达到屈服, 碳纤维片材已超过其容许拉应变, 并达到极限拉应建筑工程管理论文变而拉断, 此时受压区混凝土尚未压坏;(3)由于碳纤维片材的加固量过大, 在受拉钢筋达到屈服前, 受压区混凝土已首先压坏;(4)在达到正截面承载力前, 碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。

3.4 碳纤维加固特点碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件进行加固处理, 具有以下特点:

(1)抗拉强度高, 是Ⅱ级钢筋的 10 倍以上。(2)轻质、柔软、易粘贴、质量易于保证, 不增加结构自重及截面尺寸。加固时不需螺栓、铆钉固定, 对结构扰动小, 可更好保护结构整体性。(3)广泛应用于桥梁和建筑加固, 特别适用于各类曲面结构。适用面广, 质量易保证。(4)耐久性好,耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀,耐持久性能佳。(5)可提高柱延性(抗震能力)2 至 4倍, 提高梁、板的抗弯能力 30%～100%,增强梁、柱抗剪能力 30%～80%, 提高柱、墙承压能力 20%～50%。(6)加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。(7)施工便捷, 工效高, 没有湿作业,不需现场固定设施, 施工占用场地少。

3.5 一般构造要求(1)当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时, 转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm。(2)碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。当采用多条或多层碳纤维布加固时,各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。(3)为保证碳纤维可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。

3.6 施工安全及注意事项(1)碳纤维片材为导电材料, 使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。(2)使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存, 远离火源, 避免阳光直接照射。

(4)树脂的配制和使用场所, 应保持通风良好。(5)现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

4.结语

碳纤维加固技术对于混凝土结构及构件的补强加固效果十分理想,在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下,该技术在施工工期、材料耐久性、施工质量等方面均达到了业主的要求,其综合经济效益和社会效益良好,具有较大的推广使用价值。

参考文献:

[1] 吕西林.建筑结构加固设计[M].北京:科学出版社,1997.[2] 卓尚木,季直仓,卓昌志.钢筋混凝土结构事故分析与加固[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[3] 李惠强.建筑结构诊断鉴定与加固修复[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.