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关键词:粘贴碳纤维加固法 碳纤维加固 碳纤维布加固 房屋加固 桥梁加固

一、碳纤维加固设计规定

1、本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受拉构件的加固。(本方法不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的最小配筋率的构件加固)

2、被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉结强度不得低于1.5MPa

3、外贴碳纤维加固钢筋混凝土结构构件时,应将碳纤维受力方式设计成仅承受拉力作用。

4、粘贴在混凝土构件表面上的碳纤维材料,不得直接暴露于阳光或有害介质中,其表面应进行防护处理。表面防护材料应对纤维及胶粘剂无害,且应与胶粘剂有可靠的粘结强度及相互协调的变形性能。

5、采用本方法加固的混凝土结构,其长期使用的环境温度不应高于60℃;处于特殊环境(如高温、高湿、介质侵蚀、放射等)的混凝土结构采用本加固法时,除应按国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的胶粘剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。

6、当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行国家标准《建筑防火设计规范》GB50016规定的耐火等级及耐火极限要求,对碳纤维材料进行防护。

7、采用碳纤维材料对钢筋混凝土结构进行加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。

二、受弯构件正截面加固

采用碳纤维材料对梁、板等受弯构件进行加固时,除应遵守现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010正截面承载力计算的基本假定外,尚应遵守下列规定:

1、碳纤维材料的应力与应变关系取直线式,其拉应力取等于拉应变与弹性模量的乘积;

2、当考虑二次受力影响时,应按构件加固前的初始受力情况,确定碳纤维材料的滞后应变;

3、在达到受弯承载力极限状态前,加固材料与混凝土之间不致出现粘结剥离破坏。

4、钢筋混凝土结构构件加固后,其正截面受弯承载力的提高幅度,不应超过40%,并且应验算其受弯承载力,避免因受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏。

5、碳纤维材料的加固量,对预成型板,不宜超过2层,对湿法铺层的织物,不宜超过4层,超过4层时,宜改用预成型板,并采取可靠的加强锚固措施。

三、受弯构件斜截面加固

采用碳纤维材料条带对受弯构件的斜截面受剪承载力进行加固时,应粘贴成垂直于构件轴线方向的环形箍或其他有效的U型箍。

四、受压构件正截面加固

轴心受压构件可采用沿其全长无间断地环向连续粘贴碳纤维材料的方法(简称环向围束法)进行加固。

五、受压构件斜截面加固

当采用碳纤维材料的条带对钢筋混凝土柱进行受剪加固时,应粘贴成环形箍,且纤维方向应与柱的纵轴线垂直。

六、大偏心受压构件加固

采用纤维增强复合材加固大偏心受压的钢筋混凝土柱时,应将碳纤维粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面,且纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。

七、受拉构件正截面加固

当采用外粘贴碳纤维加固钢筋混凝土受拉构件(如水塔、水池等环形或其他封闭形结构)时,应按原构件纵向受拉钢筋的配置方式,将碳纤维粘贴于相应位置混凝土表面上,且纤维方向应与受拉构件方向一致,并处理好围拢部位的搭接和锚固。

八、提高柱的延性的加固

1、钢筋混凝土柱延性不足而进行抗震加固时,可采用环向粘贴碳纤维构成环向围束作为附加箍筋。

2、当采用环向围束作为附加箍筋时,应按计算柱箍筋加密区加固后的箍筋体积配筋率,且应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的要求。

九、碳纤维加固构造规定

1、对钢筋混凝土受弯构件正弯矩区进行正截面加固时,其受拉面沿轴向粘贴的碳纤维应延伸至支座边缘,且应在碳纤维的端部及集中荷载作用点的两侧,设置碳纤维的U型箍(对梁)或横向压条(对板)。

2、当碳纤维延伸至支座边缘仍不满足本规范延伸长度的要求时,应采取下列锚固措施:

1)对梁,应在延伸长度范围内均匀设置U型箍锚固,并应在延伸长度端部设置一道。U型箍的粘贴高度应为梁的截面高度,若梁有翼缘或有现浇楼板,应伸至其底面。U型箍的宽度,对端箍不应小于加固碳纤维宽度的2/3,且不应小于200mm;对中间箍不应小于加固碳纤维宽度的1/2,且不应小于100mmU型箍的厚度不应小于受弯加固碳纤维厚度的1/2

2)对板,应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力纤维方向的压条。压条应在延伸长度范围内均匀布置。压条的宽度不应小于受弯加固碳纤维带宽度的3/5,压条的厚度不应小于受弯加固碳纤维厚度的1/2

3、当采用碳纤维对受弯构件负弯矩区进行正截面承载力加固时,应采取下列构造措施:

1)支座处无障碍时,碳纤维应在负弯矩包络图范围内连续粘贴;其延伸长度的截断点应位于正弯矩区,且距正负弯矩转换点不应小于1m

2)支座处虽障碍,但梁上有现浇板,且允许绕过柱位时,宜在梁侧4倍板厚范围内,将碳纤维粘贴于板面上。

3)在框架顶层梁柱的端节点处,碳纤维只能贴至柱边缘而无法延伸时,应粘贴L型钢板和U型钢箍板进行锚固。L形钢板总宽度不宜小于90%的梁宽,且宜由多条钢板组成;钢板厚度不应小于3mm

4)当梁上无现浇板,或负弯矩区的支座处需采取加强的锚固措施时,其U形钢箍板穿过楼板处,应采用半重叠钻孔法,在板上钻出扁形孔以插入箍板,再用结构胶予以锚固。

4、当加固的受弯构件为板、壳、墙和筒体时,碳纤维应选择多条密布的方式进行粘贴,不得使用未经裁剪成条的整幅织物满贴。

5、当受弯构件粘贴的多层碳纤维允许截断时,相邻两层碳纤维宜按内短外长的原则分层截断;外层碳纤维的截断点宜越过内层截断点200mm以上,并应在截断点加设U形箍。

6、当采用碳纤维对钢筋混凝土梁或柱的斜截面承载力进行加固时,其构造应符合下列规定:

1)宜选用环形箍或加锚的U形箍;当仅按构造需要设箍时,也可采用一般U形箍。

2U形箍的纤维受力方向应与构件轴向垂直。

3)当环形箍或U形箍采用碳纤维条带时,其净间距不应大于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的**箍筋间距的0.7倍,且不应大于梁高的0.25倍。

4U形箍的粘贴高度应符合本规范的要求;U形箍的上端应粘贴纵向压条予以锚固。

5)当梁的高度h600mm时,应在梁的腰部增设一道纵向腰压带。

7、当采用碳纤维的环向围束对钢筋混凝土柱进行正截面加固或提供延性的抗震加固时,其构造应符合下列规定:

1)环向围束的碳纤维层数,对圆形截面不应小于2层,对正方形和矩形截面不应少于3层;

2)环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm,碳纤维环向截断点的延伸长度不应小于200mm,且各条带搭接位置应相互错开。

8、当沿柱轴向粘贴碳纤维对大偏心受压柱进行正截面承载力加固时,除应按受弯构件正截面和斜截面加固构件的原则粘贴碳纤维外,尚应在柱的两端增设机械锚固措施。

9、当采用环形箍、U形箍或环向围束加固正方形和矩形截面构件时,其截面棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化。梁的圆化半径r,对碳纤维不应小于20mm,对玻璃纤维不应小于15mm,柱的圆化半径,对碳纤维不应小于25mm,对玻璃纤维不应小于20mm

 

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