运用高碳纤维布加固大跨度大梁裂缝

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1、运用高碳纤维布加固大跨度大梁裂缝一、题引：发生在2008年5月12口的四川汶川大地震，造成陕西宝鸡福临堡铁路牵引变电所二层高压室9棉大梁屮7棉出现裂缝，其屮3棍裂缝岀现较多，受损较重,需要加I占I处理。福临堡变电所建于2003年,次年随着宝鸡兰州电气化铁路二线（宝鸡至犬水段）开通投入使用，生产楼成L型，二层楼，层高4.5米，楼高9米。钢混结构，建筑面积1559^2。南北方向为主楼，高压设备均集中在此，简称高压室；东西方向为辅助楼，一层和二层一部分为设备间和监控室，简称控制室，其它为办公室和休息室。

2、控制室和高压室一•层，由于开间小，纵横墙多，地震发生后受损较小。高压室二层共10个开间，总长36m,宽9.9m（均为轴线尺寸），北面2个开间和南面2个开间各有一堵横墙分割，中间6个开间完全贯通。止是rtr丁这种特姝结构，当地震发生吋，刚性结构（钢筋混凝土梁柱）为反抗地震冲击力而产生巨大的应力，使大梁的中部和根部产生裂缝。大梁跨度（长）：9.9m,高:0.9m,宽：0.35m。受损基本情况」卩间裂缝2・3条，其屮通缝1条，根部（大梁距柱1米范围）裂缝1・5条，分布在大梁下2/3处，没有通缝，两端对称

3、分布。最大缝宽2.5mmo经过受损专家组评估鉴定，决定采取目前国际上比较先进的加固混凝土构件材料高碳纤维布技术对大梁进行加固处理。2009年12月施工，工期:15天。二、裂缝产生原因经过对各种裂缝出现的部位、状态和生产、施工的具体情况进行认真的分析研究，初步认为造成裂缝的原因主要有以下几个方面：1・混凝土流动性混凝土流动性越人，沉缩量越人。中高等流态混凝土相对沉缩变形几乎可达到普通混凝土干缩变形的20倍以上。2.原材料的配合比对混凝土收缩的彩响混凝土中的水分有20%是水泥水化所必需的，其余80%耍

4、蒸发掉。最初失去的30%水分为混凝土中的自由水，不会引起混凝土的收缩，但随着水分的蒸发，使20%的吸附水逸出，混凝土就会产生干缩，混凝土表而与外界接触面大,水分蒸发快，干燥收缩也快，相反，内部干燥收缩慢，在混凝土表面就会产生裂缝。3•坏境温度的影响混凝土的内部温度是由多方面因索决定的，除水泥水化热产生的绝热温度外，还与混凝土的入模温度有关。气温的昼夜变化对混凝土的影响也很大，白天气温高，使混凝土内部的热量不易散出，造成其木身的温度很高；夜间气温降低,与混凝土Z间形成很大的温差，昼夜温差越大，混凝土

5、产生的温度应力就越大,尤其盒子构件开模前，内外温差达30°C,这是造成开裂的原因之一。4•施工方面经回弹仪检测，混凝土强度均达到了C20以上，但剥离大梁的抹灰层后发现，裂缝处局部振捣不密实，有孔洞，且篩筋绑扎不整齐，倾斜，篩筋间距偏差较大，个别部位箍筋间距达到300,这是降低抗剪承载力的主要原因之一。因钢筋混凝土大梁的跨度超过8m,按现行施工规范耍求应在混凝土强度达到设计的混凝土强度标准值100%后方可拆模，而施工档案屮没冇详细记录；拆模时梁底支柱的拆除顺序应是先中间、后两边，逐渐卸载，这种施工工

6、艺也没有详细记录，上述两种情况在施工方案屮没有专门规定，这些环节的不确定，均可能是降低大梁抗剪承载力的原因之一。三、碳纤维基本情况介绍1•碳纤维概况碳纤维增强聚合物(carbonfubrereinforcedpolymer简称CFRP)是［t］环氧树脂粘结碳纤维束而成，碳纤维是纤维状的碳材料，是在几T•度的高温下经特殊工艺制造的一种高科技产品，具有高强轻质、抗腐蚀、耐老化、物理性能稳定等优点。它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，力学性能优异，比重不到

7、钢的四分之一，而其抗拉强度是钢的七到九倍，抗拉弹性模量亦高于钢，其比模量也比钢高。而全世界碳纤维每年全部产量，包括长丝束、短丝束，才三万多吨。而且由于英由于碳原子排列整齐、结构稳定，再加上碳纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导、低热膨胀、耐化学辐射等优良特陛，早在二I•世纪六I•年代人们就发现，碳索纤维具冇惊人的抗拉强度。因此，碳索纤维很快被应用于宇航、军工、工业、民用领域，而且预示着在工程领域的广阔应用前景。综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金屈基复合材料、

8、陶瓷基复合材料)的优异性能，碳纤维在以下方面更具有可比性，因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。其重要的用途之一是作为土木建筑，桥梁、隧道、混凝土结构抗震、加固、补强材料:碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套胶粘剂共同使用,可构成完整的性能卓越的碳纤维布材增强体系。该体系适用于梁、柱、板、隧道、圆形、弧等。2•碳纤维加固原理碳纤维片材加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，其用于混凝土结构加固修补的研究始于二十世纪八十年代美、日等发达国家，我国起步很晩，国家工业