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1、解析碳纤维加固技术在港口码头改造工程中应用 摘要:结合项目实际,对碳纤维加固技术在梁板改造工程中的应用进行了分析,从碳纤维加固技术的计算方法、施工工艺、施工方案等方面进行了论述,提出了一整套碳纤维加固技术在梁板改造工程中的应用方法。关键词:碳纤维加固,梁板改造,施工方案中图分类号：TU7文献标识码：A6市政工程施工中对结构加固技术的需求随着2010年上海世博会的日益临近,城市基础设施建设的投入也日益加大,不少城市道路、桥梁、市政管线、河流堤岸等设施都在逐步进行更新与扩容,一些不能满足未来使用要求的建筑物与构筑物将面临拆除或加固处理。由于市政工程的更新与扩容基本位于市区,其工程建设将对城市正
2、常运行产生影响。如果对不满足未来使用要求的市政设施进行拆除重建,不仅需要付出昂贵的经济代价,同时还将经历较长的工程建设周期;如果对其进行加固处理,达到未来使用要求的标准,不仅可降低工程造价,同时其工程建设周期相对较短。因此,在设施拆除重建与加固处理两种方案的比选中,常常会选择对原设施加固处理。通常来说,以下几种情况造成城市市政设施需要进行加固处理:碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于20世纪80年代美、日等发达国家。随着我国经济建设和交通事业的飞速发展,碳纤维加固技术的研究和应用有了长足的进步。碳纤维加固技术是指将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维),然后
3、用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力,增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外,采用该工法可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。因此,碳素纤维作为划时代的补强材料而备受青睐和关注。1工程概况某别墅住宅二层梁板结构设计图中,Z轴交½轴~¾轴位置设梁L202,规格200mm@500mm,梁面标
4、高3.450m,梁底标高2.950m,低于板底标高100mm(板厚100mm)。因现场使用要求,梁L202的底部必须与板底做平。初步方案为凿除梁L202底部100mm,割除梁底部主筋,然后对影响区域的板梁结构进行加固处理。经对粘钢加固、碳纤维布粘贴加固、碳纤维板粘贴加固等多种加固方法进行分析比较后,6并结合本工程需加固别墅栋号多、工程量大等实际情况,最终采用了使用碳纤维布粘贴进行梁板结构加固的方案。2加固方案1)加固范围的确定。梁L202受拉主筋凿除后,梁自重、梁上外墙(包括内外装饰)自重、板重以及楼面活载均由板底铺设的碳纤维布承担。由局部荷载影响范围的规定,结合实际经验,最终选定&frac
5、12;轴~¾轴交Y轴,轴区域楼板结构进行加固。2)计算过程。本工程加固材料采用300g高强度Ò级单向碳纤维布,厚度0.167mm,按重要构件考虑,抗拉强度设计值取ff=1400MPa,弹性模量设计值取Ef=2.0@105MPa,拉应变设计值取Ef=0.007。加固后的梁板结构按矩形截面受弯构件考虑,其受拉边混凝土边缘粘贴碳纤维加固材料。原楼板正弯矩筋因梁底筋凿除可不计。可求得混凝土受压区高度x,将x代入式:A1fcbx=7fffAfe其中,7f=(0.8Ecuh/x)-Ecu-EfoEf,最后得出,复合构件每延米应粘贴的碳纤维有效截面积Afe=162.44mm。考
6、虑强度适当折减,实际加固方案为在板底粘贴双层500mm宽碳纤维,中心间距400mm,实际采用的有效截面面积为Af=1200mm2。3施工方案胶粘剂的配制将原材料按不同配合比准确称量,6分别配制底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀,再将填料加入继续搅拌至均匀,最后加入固化剂,充分搅拌后即可使用。1)配制胶料时应注意底涂胶料每次配制量以1kg~2kg为宜;整平胶料每次配制量以0.5kg~1kg为宜;粘结胶料每次配制量以1kg~2kg为宜。2)所有胶料要求于1h内施工完毕。基底处理混凝土表面出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除,对于较大面积的劣质层,在剔除后应
7、用聚合物水泥砂浆进行修复。3)裂缝部位如有必要应先进行封闭处理。4)用混凝土绞磨机、砂轮(砂纸)等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件基面的混凝土要打磨平整,尤其是表面的凸出部位要磨平,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R[10mm)。用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。涂底胶按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中,用搅拌器搅拌均匀,根据现场实际气温决定用量,并严格控制使用时间。用滚筒刷或毛刷
