梁體碳纖維加固（梁體碳纖維加固工程案例分析）

黃南藏族自治州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公司 7小時前 05:55:02 1 搶沙發(fā)

在梁體碳纖維加固工程案例分析中，我們探討了采用碳纖維材料對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的可行性和效果。通過對比實驗數(shù)據(jù)與理論計算，我們發(fā)現(xiàn)碳纖維加固能夠顯著提高橋梁承載力和抗震性能。該技術(shù)還具有施工簡便、成本較低等優(yōu)點，為橋梁加固提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。

一、梁體碳纖維加固的適用情況

梁體碳纖維加固適用于多種情況。當(dāng)梁的鋼筋混凝土受火災(zāi)導(dǎo)致鋼筋強(qiáng)度降低、改變結(jié)構(gòu)使用功能而使原設(shè)計承載力不足，或混凝土及鋼筋強(qiáng)度降低引起承載力不足、梁承受荷載增加等情況時，可以采用碳纖維加固。

二、梁體碳纖維加固的特點

優(yōu)勢方面
- 力學(xué)性能良好：碳纖維布的抗拉強(qiáng)度非常高，是普通II級鋼筋的10倍以上，能夠有效提高構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度。可以提高梁、板的抗彎能力30% - ，梁、柱的抗剪能力30% - 80%，墻、柱的抗壓能力20% - 50%，還能使結(jié)構(gòu)的延性提高2 - 4倍。
- 對結(jié)構(gòu)影響小：質(zhì)地輕質(zhì)、柔軟、易粘貼，對結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸的影響非常小，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，大量被用于墻、梁、板、柱的加固，對于各類曲面結(jié)構(gòu)的加固也異常便捷。
- 耐久性好：碳纖維布的耐久性好，而且對酸、堿、鹽及大氣環(huán)境腐蝕等的抵抗性非常好，使用壽命超過50年。
- 施工便捷高效：不需要大型施工機(jī)具和現(xiàn)場固定設(shè)備，占用施工場地少，沒有濕作業(yè)，施工簡便，工效很高；而且施工質(zhì)量易保證。
- 經(jīng)濟(jì)性較好：可提高建筑物的使用壽命，降低加固成本，相比傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)更節(jié)省空間。
局限性：碳纖維布只能單向受力，其加固效果依賴于配套的碳纖維膠的質(zhì)量以及粘貼工藝的規(guī)范性等。

三、梁體碳纖維加固的原理

構(gòu)件外部粘碳纖維加固法是根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力分析計算結(jié)果和受力特征，應(yīng)用配套樹脂（碳纖維膠）將碳纖維布粘貼于強(qiáng)度不滿足受力要求的混凝土梁體外部相應(yīng)部位，以達(dá)到梁體滿足承載力要求的一種補(bǔ)強(qiáng)加固方法。其加固原理是利用其配套樹脂的剪切強(qiáng)度將梁體承載的荷載傳遞給碳纖維，使后粘貼碳纖維布和原鋼筋混凝土梁體共同承受荷載作用力。

四、梁體碳纖維加固在不同受力情況下的加固方式

受彎構(gòu)件加固
- 受彎承載力加固：利用碳纖維抗拉承載力高的特性，將碳纖維布粘貼在梁體的受損部位，使之與混凝土同承受荷載，以提高梁體的承載力，從而達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。試驗表明，采用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁可以有效地提高其抗彎性能，初始荷載、初始裂縫及加載歷史等對加固梁的裂縫發(fā)展、剛度、屈服荷載和極限荷載均有不同程度的影響。
- 受剪承載力加固：將碳纖維布粘貼于梁體的剪跨區(qū)，起到與箍筋類似的作用，以提高構(gòu)件的抗剪承載力。對鋼筋混凝土受剪梁疲勞損傷后進(jìn)行粘貼U型碳纖維布加固的試驗表明，在疲勞荷載作用下，碳纖維布能明顯降低加固梁中的箍筋應(yīng)變，從而提高梁的抗疲勞壽命。
受壓構(gòu)件加固：當(dāng)用于受壓的梁體加固時，如碳纖維布約束混凝土圓形柱或方形柱可顯著提高柱（梁體）的承載力，同時柱（梁體）的延性也有較大改善。對在壓彎反向荷載作用下的梁體采用碳纖維布環(huán)向粘貼加固的研究表明，能提高梁體受剪承載力和延性系數(shù)，梁體的變形和耗能能力提高，提高了結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能能力；CFRP加固受損混凝土柱（梁體）顯著改善了柱（梁體）的裂縫狀態(tài)，對裂縫的繼續(xù)發(fā)展有明顯的抑制作用。

五、梁體碳纖維加固的施工注意事項

混凝土表面處理：轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm，混凝土表面應(yīng)保持干燥無塵。
碳纖維膠的操作：碳纖維膠分為主劑和固化劑，務(wù)必準(zhǔn)確掌握配合比例，將主劑和固化劑按準(zhǔn)確的重量比置于干凈容器內(nèi)，使用電動攪拌機(jī)械或手動攪拌混合1 - 2分鐘，直至顏色均勻一致。配置好的碳膠初凝時間為50min左右，粘貼一個平方米的碳纖維布所需碳膠0.8公斤，要掌握好調(diào)配碳膠的數(shù)量，以免浪費碳膠。
粘貼碳纖維布的操作：涂刷碳膠需保持膠層薄厚一致，涂刷碳膠后立即將碳纖維布按設(shè)計位置粘貼，使用滾筒滾壓使碳膠浸透碳纖維布，避免產(chǎn)生氣泡，待碳膠觸指干燥后，再在表面涂刷一層碳膠，24小時內(nèi)不可觸動碳纖維布，如需多層粘貼重復(fù)以上步驟。粘貼好的碳纖維布，5天即可達(dá)到設(shè)計要求。