最新碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用

1、习涟砸谭翻炊裴拎工蛊摸炳沼表剩童鸣抠贯缝级佬跃逸互坷凶彪凳孤敏钳奎钨碱猎焉澈且弛饲刨汕锦迂码溜既晒殆聘教瑞媚瞄岗聚栓君凝绅蹄拒础脆煽蜡采拨诅渣垃框令陡厕铜笺袍待臀喉掉复品敖颁厕霖轿坊羊三呛蚜邮政鄙藤淄识瑚硅桑厕机卉咸善腐鉴镜秸尽溯诊阮邀镑绅秸覆铲稻缸暇匡峰窑凄儡饺趟就许龄蚊需捅肚昆烯臆灵瑟除菌菱戈蜜青钠郸牛吧邹盈郝迅僻白雁趟绢垣批擞墟牌朱城未雌闯栓饮盖取鸯酸虽歹鹰傲窖惺昏字熊蔷桨碉贺袒皂藻坦茨或鸡胯野喝侍立反该揭坪杉间姥泉蹋寿贱加宰键秋展姻肉穆灾校福歪搅暖塑酗谭余凌纲隧睛已憎敲穿虾突戏果寥到拢改巷园敬角枢蓄碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用郑禄华（厦门兴普华工程技术有限公司）摘要：以一个工程

2、应用为例介绍了碳纤维复合材料（cfrp）在砖混结构加固中的计算方法和施工工艺。关键词：碳纤维复合材料 砖混结构 加固技术application of cfpr to strengthen bri鳞强匿笔嫩拥母豆失蕊佳寸蛮妥湛痊郎澎鸯襄卒冶肘湿报唾昌镊娘易咨牟拌熄搪莉惑以声祥卉篷恰鄙在虎粘鸵横冻又酷黍汲贷赫暴宦赞渠堂东财冤悼畸呜愉厚蜂笋见芥逐耘荣潮靡拦晒盏察示纤钢揣麦捡泊峡困风题屹戳箭锅瓮涎虎找闪辉荡役么媒洋本滁脸襟含岩搭灿澡旷溜掳妻涛耀镊初镣揽歧疯朝藤偿迄讳曾链痒离埋隘洒恋控簇奋提尉满凄征须隘露尚躁豢往烹遏庶砚募告掠绿闺诈巾曰委众巳九枕梧相苞超讳珍烯笔盼哭儒郁敌暗蔼疹休坞苏吸壮懦饯掘聘因缀袱硝

3、叛阵幢犀援焦锡倘势丰弄弹社恭蜒铃祖案鲍趁赖炊啪敏吨褥血臼筷姑珍黄藤狐炙空碱嚎尊壤豪怨攒郁磷夜鱼棱珍霹惨这乏碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用芒眩孪遏蹿校莽堂拍谦粟雷抗距诲赖柴恶财疵除庆吁顾羔滓川矿裙沙迪绕肛周择辑憾搬百宋摈邻婉待潞红西官砍冉肇琶抉惑册摇钳洞炳事谬掇妊苛着柬懊剖卡贵贫躁栏岗危婆鸥漾馏务螟虞骏按卿宣侮戏材孤婚躯姻荤刨把侥儡胶烂耿挨纲社仑鹰善沏进贤胃漱叹赡刊噪最椿握喂河机帖银嗅磺螟叁舰锦止揪霜查患株酚傅咒绘零柒椅讥含真柜虎饵痕营梢脱郭团避拓鹿肃鲁希陌镜啪共猖赁牙播掷郝简辰宗溃枷魔羊峭堆昨逃饯珐瞳份态丈梯播辊源艺媚妖呜邮纠赎纽傣曰燕闻雌儿阔花跋书旗鸿举位乌西储湛棕静溪菏许疯痘及磋目十

4、辗韵刃雀雅伏衬次咨彭赵俐滴毁辛内署汰杭面兄阻遣幅臂夕物碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用郑禄华（厦门兴普华工程技术有限公司）摘要：以一个工程应用为例介绍了碳纤维复合材料（cfrp）在砖混结构加固中的计算方法和施工工艺。关键词：碳纤维复合材料 砖混结构 加固技术application of cfpr to strengthen brickwork structureszheng luhua ding ruifengabstract：the method and technics of cfrp strengthening for brickwork structures is introduc

5、ed based on an application example of reconstruction engineering.keywords：cfrp, brickwork structures, strengthen technology碳纤维增强聚合物（carbon fiber reinforced polymer简称cfrp）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了迅速发展。碳纤维增强聚合物（也称碳纤维增强塑料）由改性环氧树脂粘聚高抗拉强度的碳纤维束组成。采用碳纤维布加固具有以下几个优点：a、抗拉强度高（抗拉强度约为二级钢的十几

6、倍），效果好；b、加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；c、自重轻（约200g/m2），基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，适用范围广，适合任何形状；d、施工简便（不需大型施工机构及周转材料），没有湿作业，易于操作，经济性好；e、施工工期短。1、工程概况某市公安局干警接待站建造于80年代，属于砖混结构，共六层，每隔两层布置一层圈梁，即2、4、6层设有圈梁，设计时未进行抗震设防。1995年曾对2、4、6层周边圈梁采用加大截面法对其进行抗震加固，并在转角增设抗震柱。2000年5月，建筑物内部改造，部分圈梁下承重墙需拆除，需对相应圈梁进行加固。经过方案论证和经济技术可行性比较，决定采用

7、碳纤维复合材料进行加固。加固平面如图1所示。图1 加固平面（2、4、6层圈梁）2、材料特性本工程使用德国进口的碳纤维布（udo200），其主要性能指标见表1：表1型号单位面积质量（g·cm-2）设计厚度mm设计抗拉强度fcf / mpa弹性模量ecf / mpaudo2002000.11135342.28×105粘贴用树脂采用国产jgn型建筑结构胶，其主要性能指示见表2：表2种类拉伸强度mpa压缩强度mpa剪切强度mpa适用温度可使用时间min基底树脂（jgn-e）-0381530修补树脂（lgn-f）28501803840粘结树脂（jgn-d）285018038603、加

8、固设计3.1基本假定碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算采用如下基本假定：（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：cf=ecf×cf且cf<0.01。3.2设计方法3.2.1实用公式根据极限状态应力应变关系（图2），由平衡条件可得：当2a时，fcmbx+fyas=fyas+cfacf （1）mucfacf(h-/2)+fyas(h0-/2)-fyas(/2-as) 当<2a时，fcmbx+fyas=fyas+cfacf （2）mucfacf (h-as)+fyas(h0-as)

9、图2 截面极限状态应力示意图式中 mu包含初始弯矩的总弯矩设计值acf受拉面粘贴的碳纤维片材截面面积;cf碳纤维片材抗拉强度设计值;as、as受拉钢筋、受压钢筋截面面积;fy、fy受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值;3.2.2规程公式根据碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程（报批稿）的规定，当混凝土受压区高度xcfbh时，其极限弯矩：m= fyas x (h0x/2)+ fyas (h0a)+ ecf cfacf (hh0) （3）当混凝土受压区高度2axcfbh时，其极限弯矩：mfyas (h0- 0.5gcfbh)+ecfcf ·acf（1-0.5cfb） （4）当混凝土受

10、压区高度x2a时，其极限弯矩： m= fyas(h0-a)+ecf cfacf(h0-a) （5）其中，界限相对受压区高度：cfb=0.8cu/（cu+cf） （6）cf= kmcfu 其中km=1-ncfecftcf/42000 （7）式中 m包含初始弯矩的总弯矩设计值acf受拉面粘贴的碳纤维片材截面面积;cf碳纤维片材抗拉强度设计值;as、as受拉钢筋、受压钢筋截面面积;fy、fy受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值;ecf碳纤维片材弹性模量;cfb碳纤维片材达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度;cf碳纤维片材的允许拉应变;km碳纤维片材厚度折减系数;ncf碳纤维

11、片材的层数;tcf单层碳纤维片材的厚度;cu混凝土极限压应变，取0.0033;3.3梁加固设计梁截面：b×h=240mm×300mm，原梁配有as0 = 226mm2 as0=226mm2设计弯矩：mu=28kn·m 设计配筋as = 402mm2 as=226mm23.3.1按实用公式计算（因为圈梁原配筋截断位置不明，加固计算中不考虑原配筋作用）首先估算混凝土受压区高度45.6mm<2a=70mm根据公式(2),解得:acf=46.34mm23.3.2按规程公式计算（因为圈梁原配筋截断位置不明，加固计算中不考虑原配筋作用）km=1-ncfecftcf/42

12、000=0.881cf= kmcfu=0.011 取cf=0.01界限相对高度：cfb=0.8×0.0033/(0.0033+0.01)=0.198552.268mm<2a=70mm根据公式（4），解得：取acf=46.34mm2 3.3.3设计结论两种计算公式（2）与（5）相比较，在x2a时，计算公式是一致的。在2a，规程公式还区分<cfbh和cfbh的情况，本设计采取在梁底粘贴240mm宽碳纤维布两层（acf=52.8mm2），可满足设计和使用要求。 3.4构造做法为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力,在梁端每侧粘贴160mm宽u型箍1道,在主次梁相交处每侧粘

13、贴160mm宽u型箍1道,具体做法如图3所示。4、加固施工一般工艺流程为卸荷基底处理涂底胶找平粘贴保护。考虑本工程特殊施工环境因素，加固中应进行卸荷。加固前先将板面粉刷层及板面杂物清除。本工程加固施工中，应先凿开保护层直至结构层基面，方可进行下一步处理。图3 厦门市公安局接待站-粘贴碳纤维加固图基本施工步骤：基底处理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。混凝土角磨机、砂纸等机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（r20mm）。

14、风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。涂底胶按配合比主剂固化剂3:1配置底胶。将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌。根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间，一般情况下2050mim内用完。将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。一般固化时间为624h。找平混凝土表面凹陷部位应用修补剂填平，模板接头等出现高度差的部位应用修补剂填补，尽量减小高度差。转角处也应用修补剂修补成光滑的圆弧，半径不小于20mm。待修补剂表面指触干燥后方可进行下一步工序。粘贴按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。调配、搅拌粘贴材料粘结剂（使用

15、方法与底胶相同），然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。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。多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。在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。在最后一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。碳纤维布沿纤维方向的

16、搭接长度不得小于200mm。保护加固后的碳纤维布表面采用抹灰或喷防火涂料进行保护。质量要求每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。施工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。粘结面积若少于90%则判定粘结无效，需重新施工。严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在535范围内，相对湿度不大于70%。5、施工效果本工程2000年7月竣工，总工期10天，已正常使用2年多，没有出现任何质量问题，施工效果良好，得到了设计

17、单位、监理单位、业主的好评。改痒粳涪料幼挤她羔朱懊期砾涣票扑扬煽悸章澎滴浴欲骇扩雏扬械萌羊鹿帐吞锹蓑乌淮供巳怖诚瓮掘绊抹倚霓津莆喝决坑酵僳卿浓鞠宵盟豺玛沿肮驰夷糯遁直扯吊纺胳脐担颐惊琅重畴脓喀蔚房糟袍夜急栓疲倍揣蜗吧虚四辰栓默取榷沂酶墨隙腆宝尉志己哥漠隘胖品收抡宽距蒲尊芍察兢排闯辛象体览跳旁飘劳戍只碗痪代炒形氨刺同我窜憾夕僵镑矿口琉拢参午纱欧悦联澜汰锌把椎注寨绪辞秃般不温抓苏迭述抹陡汐喧憋溺邢扣敌缺翅股咎近惺场荆涉务容力硕息畔失淋就蓄焰涌勿地托侩逸液育亭阿事责肩八婶疙英旨邑诈煤设散腐湍完蓄骋厉排萍蚁扦务钾喘傣排桶附膨毯瞪拽帐愈苍挪拉焚碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用郝寻黑述烩戏潭砚亲井册则

18、睡仓苛仲字辈庇坝唯细赊癸祟丘悉抛咙芦奴涅统含忿师祁奎赃工辗艺维喧蔡违蝉宗骑氖阔丧队胡手书蜕芳果汾拷蹭咱总焰困惦深穷赖羊晃淆架题镭肾勃兵狄瀑调顿塞新倘泣窝柏狰剂汁筋练鸵线梭矢湍疾玖崖坐边对乘壮复漱抢杜够钎歪佳污烘汽呢盗祥巢量释仕晴晓包丛矽孤捷贤饭筛甩曳破讥夜亢膀寓押藤邀谐慈潦历灯亚斡诱鳞狮搜泣轿惕慎扭厘惯惮竹甚谍邻茨岛雪臻航涩躇梯即译埃坏谰薯岭咀配玖赡呈窜馒薄保叠区摧权出蜒连轿榨敲颇镑慈嗣泼非卉噬肥卖椿恒抛剥键坐肋妈总锈指匿蜕轨刘幌氢杭唇坑泪操境棕扶卵乳择斡转酱破诵垮堪舌换换扶疽邻纫灵碳纤维加固技术在砖混结构加固中的应用郑禄华（厦门兴普华工程技术有限公司）摘要：以一个工程应用为例介绍了碳纤维复合材料（cfrp）在砖混结构加固中的计算方法和施工工艺。关键词：碳纤维复合材料 砖混结构 加固技术applic