碳纤维在某通信机房加固中的应用

碳纤维在某通信机房加固中的应用摘要：碳纤维增强聚合物（CarbonFibreReinforcedPoly-mer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。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技术，它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。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混凝土表面，从而达到结构补强及改善受力性能的目的。此项技术在美国、日本等发达国家已成熟运用，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，虽取得了一定的成果，但至今尚未形成系统的理论。1、工程概况随着通信事业的迅速发展，各地通信公司相继增设了一批通信机房。因通信设备荷载较大，一般民用建筑达不到使用要求。为确保使用安全，需对原建筑进行结构验算、结构加固等工作。某通信公司传输机房位于一办公楼三层楼面上，机房使用活载（6.0KN/m2）超过原办公楼使用活载2.5KN/m2。原楼面结构为主次梁现浇板体系（混凝土强度等级C40，板受力筋为Ⅰ级钢筋，梁受力筋为Ⅱ级钢筋）。结构验算表明，楼板无需加固，而主次梁正截面需进行加固。经过方案论证和经济技术可行性比较，并征得业主的同意，决定采用碳纤维复合材料进行加固。2、材料特性⑴本工程使用了日本进口的碳纤维布（ST200），其主要性能指标见表1。表1碳纤维布主要性能指标荣型号葡单位脆面积血质量木（g守·版cm呢-2跌）巴设计帅厚度载mm票设计扇抗拉坛强度记f恐cf栋气/深MP灭a缘弹性矛模量咱E恩cf艇挖/纱MP船a赌ST局20香0辅20纸0垦0.袄11唤1册34辞00臂2.脊3限×毕10兰5⑵粘贴用树脂采用国产JGN型建筑结构胶，其主要性能指标见表2表2JGN型建筑结构胶主要性能指标手种类班拉伸茶强度桨MP液a孝压缩脑强度背MP筑a重剪切税强度玩MP松a临适用群温度齿℃晚可使揭用时举间惹mi浊n体基底乱树脂送（J网GN双-E勉）槐-察-旺-排0～珍38掏15幕～3蚂0锣修补塘树脂岛（J瑞GN潮-F轧）杯＞2钥8寿＞5俭0杠＞1余8怜0～旁38绝＞4淘0您粘结委树脂访（J森GN扯-D汉）掀＞2计8穴＞5哗0睛＞1味8侨0～皮38摊＞6税03、加固设计3.1基本假定用碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算与普通混凝土梁有所不同，其基本假定为：（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：σcf=Ecf×εcf。因本工程建成后未经装修使用，加固设计时忽略碳纤维二次受力的影响。3.2设计方法实用公式根据极限状态应力应变关系，由平衡条件可得：当χ≥2a’时，fcmbx+fy’As’=fyAs+σAcf(1)贯M祝u脏≤溜σ盒置A稠cf翁(打h-痛χ猾/2眠)+嫩f限y兆A美s罢(逆h勿0给-势χ签/2茄)-调f群y盗’忠A减s泡’肝(衰χ恋/2慕-a蓬s到’奔)垄甜帝岩脏当个χ将<2蜡a窃’柜时，略仅耻f惠cm田bx廉+f较y么’耳A女s穗’带=f逼y手A下s丸+虽σ絮朝A级cf锈短青歌蜻争舒讯警驴果横巷贞台贺岭资(另2)松M篇u露≤具σ归除A些cf任(励h-骗a铸s略’边)+芳f衫y狠A佳s短(紫h猫0蚕-炮a绢s透’接)他3.僚2.饶2燃规程江公式苗根据胳《碳怎纤维花片材舱加固属修复爪混凝暂土结陈构技丸术规殖程》载的规漫定，宝当混芦凝土技受压弃区高摔度x拣≤ξ半cf翅b吉h时包，其免极限枕弯矩达：洞M洗u场≤肥f嘴y殖A览s辜(奶h狱0男-锯0.盘5g绢ξ多cf说b饱h)予+E演cf缎[卧ε节cf邮磁]婆·抄A索cf义（1踏-0且.5佩ξ库cf锣b床）惜彼农移(3笔)嚷其中湖，界矩限相绞对受灰压区转高度遮：可ξ约cf阅b者=0姥.8备ε葵cu岁/（传ε欣cu锻+[诉ε捡cf符]）颜3.楼3牙次梁籍加固娇设计基次梁脏截面瞎：b百×拥h=核40吃0m黎m冰×笨50滨0m保m，帽A皇s油=浓A银s掌’固=1坚01践8m客m色2爽穴截面到弯矩质：M威u抬=2骂42正Kn询·底m西3.漆3.林1遭按实荣用公涨式计差算猫略首先泼估算油混凝司土受犬压区膊高度话χ≈计12配mm冷<2清a俱s诸’纺穷根据御公式券(2携),袄解得及:军烦等币盘丑征A遗cf救=5刚3.匹1m东m贪2益3.凯3.锅2泡按规傻程公析式计点算漂慰界限肯相对迟高度孩：功ξ附cf龄b片=0秃.8腾×朴0.铲00窃3/这(0储.0羞03饶3+哀0.党01出)=怨0.潮19底85绩χ≈瓶12柄mm顾<挣ξ涌cf娱b佣h=亭89绸.3轿mm感尊根据尾公式批（3办），悉解得由：多辉兴A使cf寸=5即1.送7m扩m撑2壤3.描3.贿3训设计蔑结论冷锤两种右计算吐结果颈相比初较，宫其误产差［蜘δ多=（孤53础.1暮-5浩1.傍7）阳/5丑3.露1=尺2.蜻64年%］故在工惰程设啄计误罪差许名可范侨围之闲内。势采取败在梁帝底粘嘴贴3翼00玩mm下宽碳盯纤维恩布两薯层（香A太cf巩=6详6.气6m授m赴2四），目可满气足设斩计和继使用似要求响。断3.筝4屠主梁细加固排设计喝主梁稻截面叠：b叮×道h=敢50为0m滴m违×练55吃0m忌m，伞A跪s潜=2的23司3m雕m黎2累，里A蹈s薯’影=1桨96康0m怪m目2钩极限培弯矩徒:罢M盛u龟=4抵50钳Kn袖·具m仍3.浊4.固1缴按实帝用公可计算院首先慎估算悄混凝木土受喉压区贿高度拌:判χ≈彼29先.5钥mm娃<2桌a锡s杯’尚根据仍公式愈(2污),凡解得仓:银音莫报静卡策A炭cf岗=1岭12难.1愉mm润2沙3.好4.驴2沾按规纵程公好式计段算恭界限煌相对读受压躁区高拥度:点ξ景cf独b元=0旗.1植98膛5金χ≈宜29形.5素mm谅<束ξ宅cf弊b币h=理89基.3缸mm沃根据棍公式董(3负),悄解得巨:屠基愚啊A族cf肾=1油09慧.3待mm护2妹3.净4.文3蛾设计虚结论浅两种尘计算雷结果井相比悟较,毫其误朝差［锹δ障=（汪11桂2.凭1-丰10轧9.通3）闷/1莫12孕.1您=2洪.5业%］折在工昏程设休计误傲差许扎可范互围之尼内。补采取坡在梁返底粘蛇贴4半00遥mm帅宽碳蔑纤维水布3乓层（喷A肿cf顷=1迅33础.2需mm尝2辽），霉可满刃足设迁计和据使用毅要求增。若3.侵5牲构造越做法棒草为了前加强肥梁底饰碳纤效维布排的锚梳固及长增加雕梁的熊抗剪兽能力梳,在射梁端朴每侧疤粘贴漂10肥0m椅m宽包U型唤箍3统道,取在主给次梁镇相交互处每耗侧粘朴贴1税00邮mm怀宽U最型箍制两道层。效1－赚柱边挤3个圣U型麦箍，纵宽1魂00徐mm恩，间距距1侦00燕mm善；2嫌－次客梁每后侧2穴个U恼型箍绕，宽哀10影0m下m，烈间距被10哲0m饥m；群3－喇碳纤姥维3杂层蛾4、日加固捎施工瞧4.神1细施工棋准备腿孟粘贴惰碳纤墙维加继固工誓艺,木施工鞭质量屈至关勇重要俱,直陶接关弹系到掩加固响效果念的好凯坏。谅为确抗保工柱程质酱量，轿工程慧开工膊前对捕每个布施工业环节贺、环绒境因贱素、乐人员奖素质夏进行俘了细衫致周降密的惠考虑菊，对尤施工威现场撒进行愤了清哈理。童4.鲜2美施工晚步骤骡⑴像清除化加固借梁底想及U跃型箍蜓处吊虹筋等么障碍丢物。供⑵扶用砂窜轮机快将粘辣贴部污位打雀磨平疫整，白U型悄箍转店角处向打磨洁成R盏≥劝20恢mm煎的圆榨弧状添，用竟吹风骡机清券除浮拨尘并咐刷丙坚酮去骨脂。撑⑶指涂刷他基底怀树脂止（J钳GN躺-E迁）使咽其渗帮透至框混凝担土内展部，恢以提公高混济凝土弯与碳土纤维稍之间勿的粘错结力丈。摇⑷漏用整友平材幼料补庭树脂蔬（J除GN随-F汗）修帝复，姜填补纤不平纽整部高位。尺⑸管涂刷母粘结眉树脂私（J招GN护-D祝），气随即流开始卡粘贴卡碳纤秋维布覆，多疯层粘叛贴时无重复廉步骤写（5营）。信⑹岔粘贴层完最室后一河层碳砍纤维蛙布后停再涂霞刷一忧道粘非结树警脂（界JG钱N-盗D）旷。舞4.顽3返施工划要点敌因为言通迅裁公司上传输芦房属色城市友生命定线工俗程中蝶的重牺点部锦位，兰加之于本工毅程加菠固工却作量洽大，疲在施哈工中输特别朽注意丽以下师几点暴：真⑴备混凝藏土与倦碳纤奖维布稻之间刮界面鞋处理检和好狐坏直医接影盘响到干混凝纹土梁著的加悦固效陈果。砌因此湖梁底犬面及绩U型祸箍处唯必须狮反复钻打磨虾平整俭，去汁除混闪凝土士劣化昼部位灿，凹母陷、馋缺陷醉处用邮修补顺胶找吵平。闭⑵置粘贴买碳纤门维布回时必茶须两咏人密旬切配拣合，姜一人霜拉紧箭碳纤恼维布廊，一年人用妖刮板伐从一公侧边京刮边猴贴，资保证怠不留惰气泡缩，粘因贴紧括密。混实践旷证明冒，刮耐板粘庭贴碳短纤维井布效柏果很食好，落碳纤主维布荐空鼓捷率基换本为刻零。损⑶赛注意渴搭接吊区粘桑贴，牧做好哀标记徐，保晨证搭坑接长算度悠≥聚15凝0m塌m。粒经现页场锤穷测及穷邵氏辞硬度局计测团试，翻施工禽质量巴达到酿优良裁