碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算
碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

第29卷第2期

2008年4月

华 北 水 利 水 电 学 院 学 报

Journal of North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric Power

Vol 129No .2

 Ap r .2008

收稿日期:2007-11-06

作者简介:李长成(1973—),男,吉林长春人,讲师,硕士,主要从事公路桥梁定位测量方面的研究.

文章编号:1002-5634(2008)02-0032-04

碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

李长成1

,丛严明2

,于 波

2

(1.吉林交通职业技术学院,吉林长春130012;2.吉林省交通建设集团有限公司,吉林长春130064)

摘 要:为了建立碳纤维加固的钢筋混凝土梁的有限元非线性模型,采用ANSYS 对碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行数值建模计算.介绍了非线性有限元模拟碳纤维加固混凝土梁的方法,解决了采用有限元求解碳纤维加固混凝土梁非线性数值不容易收敛的问题,并且数值计算结果与试验结果吻合.结果表明所建立的有限元模型是合理的,该模型能准确地模拟出实际工程中碳纤维布加固混凝土梁的受力状态,并可对该种结构进行准确预测,为以后的数值研究工作奠定了基础,方便了日后的设计工作.关键词:碳纤维;混凝土梁;ANSYS;数值模拟中图分类号:T U375 文献标识码:A

混凝土结构的桥梁长期受到各种自然因素的腐

蚀、车辆荷载的作用以及所在公路等级提高等因素的影响,承载能力明显下降,目前大多数旧桥梁结构都需要进行加固.碳纤维加固钢筋混凝土梁技术是一项新型高效的结构加固技术,比传统的加固技术更便捷.已经广泛地被应用到房屋、桥梁、隧道等土木工程领域.目前已证实了用粘贴碳纤维片材的方法对各种混凝土构件进行抗弯、抗剪和抗压方面的

加固具有较大的潜力[1-4]

.

碳纤维加固的混凝土梁结构由混凝土、钢筋、环氧树脂胶层、碳纤维4种材料组成,这4种材料力学性能相差较大,并具有一定的非线性.在承载过程中,当荷载较大时,在结构内部会出现一定的塑性区域和开裂区域.因此,用简单的计算公式去计算此种结构的真实受力状况是不可能的,并且一些规律也很难发现.可见,采用ANSYS 软件对碳纤维布加固混凝土梁进行模拟计算,给出建模过程与计算方法势在必行.

1 材料属性与数值模型的建立

1.1 材料属性

利用ANSYS 软件对碳纤维布加固的混凝土梁

进行模拟计算时,混凝土、钢筋、碳纤维的材料属性按如下选取:

1.混凝土应力-应变关系.采用图1所示的曲线,描述混凝土材料受荷过程中所经历的弹—塑—压碎或开裂等特点.

曲线方程为

σ=σ02εε0-εε0

2

(0<ε≤ε0)(上升段)σ0 (ε0<ε≤εu )

(下降段)

(1)

式中:ε0=0.0020;εu =0.0033;σ0=0.85R;R 为标准立方体强度(20c m ×20c m ×20c m ).

图1 混凝土应力-应变关系曲线

对于混凝土受拉的应力-应变曲线,将混凝土

单向受拉的应力-应变关系简化为线性关系

f ′t =E c ?

ε(2)

当f ′t >f t ,则混凝土开裂,f t 为混凝土抗压强度.

2.钢筋应力-应变关系.将钢筋看作为一种理

想的弹塑性材料,考虑强化段的影响,其应力-应变

关系取理想弹塑性模型,如图2所示.

3.碳纤维应力-应变关系.碳纤维布材料的应力-应变关系接近理想的弹性,如图3所示,当碳纤维应力超过其抗拉强度认为纤维断裂.碳纤维布的应力-应变关系可表示为

σf =E f εf

(3)

式中:εf 为碳纤维的应变;E f 为碳纤维的弹性模量.

 

 图2 钢筋应力-应变曲线 图3 碳纤维应力-应变曲线

1.2 有限元中各种材料的真实模拟

为真实反映出各种材料的力学特点,结合ANSYS 软件中的各单元特点,选用S OL I D 65单元

模拟混凝土材料,该单元可以较真实地模拟混凝土材料在受力过程中的压塑、开裂等非线性特点.在实际情况中,受拉区域中的钢筋仅承受拉力作用,采用ANSYS 中的L ink8空间一维链杆单元来模拟钢筋.外贴碳纤维布在工作状态中,仅承受面内拉力,采用ANSYS 中的Shell41膜单元来模拟,这样完全符合加固中的碳纤维布实际的受力工作状况.

1.3 数值模型的建立

按照实际模型梁的设计尺寸建立数值模型,并考虑到实际情况中,每种材料是相互连接的.目前对于不同单元的连接方法主要有:共用节点法与接触面间弹簧连接法.本次建模过程中采用共用节点法来实现3种不同单元间的连接,使3种单元合理协调工作.其中,梁的约束形式为简支梁,加载方式为4点弯曲加载.有限元模型加载图如图4

所示

.

图4 有限元模型图

2 非线性计算方法

根据材料组成,碳纤维加固的混凝土梁是一种

复合结构.混凝土材料在计算过程中涉及到弹性—弹塑性—塑性—开裂或压碎等过程,钢筋材料涉及到弹性、屈服阶段.这样计算结果容易失去平衡而不收敛,不收敛决定了最终计算的失败.

在非线性的分析过程中,不收敛问题是一个很容易出现的问题.但通过采用正确的非线性求解方程、合理的荷载步划分、单元网格大小的控制、收敛准则的调整等,可以有效地克服不收敛的发生,具体如下:2.1 荷载步划分

在非线性计算过程中,将加载过程延长,将最终荷载划分成一系列的荷载增量逐步施加,即荷载步.

为使荷载增量更细密,可在每个荷载步中继续将其

分成一系列的荷载增量,即荷载子步.其中荷载子步数是影响收敛的一个重要条件.荷载子步数量多少与求解的精度成正比.但子步多,计算的时间就越长.为了使求解精度与计算时间二者得到平衡,这时在计算过程中需要采取按自动时间步长取值.但这样纯粹的增量随着和荷载步数的增多也会产生累计误差,导致结果最终失去平衡,也会影响计算的收敛性.2.2 网格密度

网格密度的大小是影响收敛的另外一个重要条件,但并非网格密度越密,收敛性就越好.可以通过经验和试算确定,通常要避免应力集中而带来的不收敛问题.在计算前对网格形状进行检查,避免坏的单元出现.对于容易产生应力集中的地方可以通过适当地放大网格尺寸大小来消除.在计算混凝土材料的非线性特点时,通常网格大小在5c m 左右.

2.3 非线性求解方程的选取

在计算碳纤维加固的钢筋混凝土梁的非线性特点时,采用Ne wt on -Raphs on 方程求解,计算模型的

3

3第29卷第2期李长成等: 碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

迭代公式为

[K T

i ]?Δ u i =F α

-F n r

i

(4)u i+1= u i +Δ u i

(5)

式中:[K T

i ]为正切矩阵;i 为当前平衡迭代步;F α

为作用在结构上的荷载;F n r

i 为单元的内部荷载.

在每次计算求解前,该计算方程都先估算荷载残差矢量,然后用非平衡荷载进行线性求解,并且检查收敛性.如果不满足所设置的收敛准则,重新估计荷载残差矢量,修改刚度矩阵,获得新解,持续这种迭代过程直到问题收敛.2.4 收敛准则的调整

在计算分析中,收敛准则采用了力的二范数来约束收敛,允许误差的取值可以根据计算精度的要求来设置数值的大小,允许误差设置越大,计算结果越不精确,但容易收敛.因此对于收敛准则的合理制定其实是一个试算过程.

3 数值计算结果及试验结果对比

3.1 算 例

试验梁尺寸为140mm ×180mm ×1700,

主筋为2

Φ12,箍筋均为Φ8,间距为6c m.碳纤维粘贴加固方法分别为底面粘贴1层和粘贴2层,如图

5所示

.

本次试验采用碳纤维布及配套粘结树脂的具体参数见表1.

图5 钢筋混凝土梁配筋图(单位:mm )表1 碳纤维布及配套粘结树脂参数表

种类厚度/mm 抗拉强度/MPa 弹性模量/GPa 剪切模量/GPa

碳纤维0.167

3500240—

环氧树脂

48.5

3.20

1.30

3.2 结果对比

参照试验算例,进行同条件下的数值模拟计算.将数值计算结果与试验结果进行对比,如图7—

9所示.

3.3 结果分析

梁底粘贴碳纤维后,碳纤维替钢筋分担了梁底的一部分拉力,此时梁的受压区高度比不粘贴碳纤

维的梁变高,使梁的极限承载能力提高,并改善了梁的整体刚度.

当荷载较小时,受拉区的拉力主要由混凝土承

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担,钢筋与碳纤维发挥作用较小;随着荷载的增加,

受拉区的混凝土开裂,拉力由钢筋与碳纤维承担,当钢筋屈服后,碳纤维承担了较大的拉力,此阶段碳纤维的作用完全发挥,直到整个梁发生失效破坏.

通过观察以上对比图可以发现,数值模拟结果与试验结果具有较好的吻合性,表明文中建立的有限元模型是正确的,模拟计算中的各参数值设置合理,并且非线性计算过程中采取的一些控制收敛的方法是积极有效的,说明运用该有限元模型可以较好地反映与揭示出碳纤维加固结构的实际受力状况和性能,可以通过有限元模拟的方法对碳纤维布加固的混凝土结构的受力性能和机理进行深入的分析,并且在计算过程中,可以观察到不同荷载情况下结构所发生的各种非线性现象.

通过以上对比曲线还可发现,粘贴了1层碳纤维梁的弹性阶段与屈服阶段具有很明显的过渡,而粘贴2层碳纤维梁的弹性阶段与屈服阶段过渡并不明显.原因主要是,粘贴2层的碳纤维较粘贴1层碳纤维使结构在刚度、裂缝发展、承载能力上都有所提高,进而提高了屈服荷载,延长了梁的弹性工作阶段.并且从图中的破坏荷载来看,粘贴了2层碳纤维的梁的极限荷载明显高于粘贴1层的.

4 结 语

1.非线性有限元的计算结果与试验结果吻合较

好,表明所建立的有限元模型是正确的,ANSYS 中

各参数值设置是合理的,并且在非线性计算过程中所采取的一些控制收敛的方法是积极有效的.

2.在数值模拟计算中,材料本够关系的选取、收

敛准则、平衡迭代的次数、单元数量等因素都是影响计算精度的重要原因,也决定了计算的成败.

3.通过非线性有限元的分析,可以得到碳纤维

布加固混凝土构件的受力机理,使一些靠试验无法解决的问题得到解答,并且运用该数值模型可对试验提前预演,及时发现一些问题,提高了工作效率.

4.通过ANSYS 非线性有限元模拟分析碳纤维布加固混凝土构件,为下一步分析与研究预应力碳纤维加固的混凝土构件及胶层的受力机理与变形奠定了基础.

参 考 文 献

[1]Garden H N,Quantrill R J,Hollaway L C,et al .An experi 2

mental study of the anchorage length of carbon fibre com 2posite p lates used t o strengthen reinf orced concrete bea m s [J ].Constructi on and Building Materials,1998,12(4):203-219.

[2]Chen J F,Teng J G .Shear capacity of FRP strength -ened RC bea m s:FRP debonding [J ].Constructi on and BuildingMaterials,2003,17(1):27-41.

[3]Fa m A Z,R izkalla S H,Tadr osd G .Behavi or of CFRP f or

Prestressing and Shear Reinf orce ment of Concrete H igh way B ridges [J ].ACL Structural Journal,1997,94(1):77-86.

[4]王荣国,戴成雷,赵景海,等.CFRP 加固混凝土梁式结

构早期破坏理论的研究[J ].哈尔滨建筑大学学报,

2002,35(3):71-73.

S i m ul a ti on Ca lcul a ti on of Concrete Structure Strengthened w ith CFRP Sheets

L I Chang 2cheng 1

,CONG Yan 2m ing 2

,Y U Bo

2

(1.J ilin Vocati onal &Technical I nstitute of Communicati on,Changchun 130012,China;

2.J ilin Communicati on Constructi on Gr oup,Changchun 130064,China )

Abstract:I n order t o set up the nonlinear nu mericalmodel of the RC bea m s strengthened with CFRP sheets,the RC bea m s strengthened with CFRP sheets are si m ulated by the s oft w are of ANSYS,and the methods of the nonlinear numerical analysis of the RC bea m s strengthened with CFRP sheets are elaborated .The methods s olve the difficult p r oble m in nonlinear nu merical calculati on of the bea m.A t the sa me ti m e,the result of si m ulati on calculati on coincides with the result of tests .The results show that the nu merical model is ac 2curate .And the stress state of the RC bea m s strengthened with CFRP sheets can been calculated by dint of the nu mericalmodel,the nu 2merical research work may be a reference f or the further research .Key words:CFRP;RC bea m;ANSYS;si m ulati on calculati on

5

3第29卷第2期李长成等: 碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

框架梁加固施工方案

混凝土构筑物因出现功能性改变,如接建、增加荷载等,或在出现质量问题,如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等,都需要进行加固。其加固施工及加固方案的制定尤为重要,对于需要加固的构筑物,应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则,只有这样,加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。 优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。 1.良好的施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一 加固工程方案的优劣,首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件,没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性,但是,由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度,而造成施工工期长,劳动用工大,安全系数低的弊端,结果是将影响到加固质量。例如,新乡市某技工学校办公楼因冬季施工,掺加不合格防冻剂,超标的氯离子破坏了钢筋钝化膜,致使十架大梁产生严重裂缝,需要进行加固,原施工设计方案之一是采取简易修补法,即,将大梁裂缝处出现的酥松混凝土凿除,露出钢筋后,将锈蚀的钢筋周圈进行除锈后,用环氧砂浆进行封闭,达到加固目的;方案之二是采取加大截面加固法,即,通过增大构件的截面和配筋,用以提高构件的强度、钢度、稳定性和抗裂性,并达到修补裂缝的目的。经对设计方案分析,此两种方案除具有工程造价低的优点外,还有以下不足之处: 1.1 技术可行性差,由于此大梁跨度大,凿除混凝土梁则需分段进行,要用大量的临时支撑进行安全防护,造成周转材料不必要的浪费; 1.2 劳动强度高,在凿除混凝土梁时,因分段施工时,只能凿一米挪一米,成倍增加了劳动强度; 1.3 工效低,大量的重复劳动和落后的施工作业方法,延误了施工工期并导致劳动效率下降; 1.4 安全性差,因所有大梁必须将钢筋凿除外露,大梁承载力减小,在施工时,须时刻注意防护措施是否到位,麻痹大意则易出现意外事故; 1.5 产值效益小,大量的周转材料和人工费用的浪费,加大了生产成本,减少了生产效益; 1.6 加大的截面影响房屋外观和空间尺寸。 基于这些原因,经与甲方和设计院商讨,改变加固方案,采用先进的外包钢加固施工方法,应用QR型建筑工程结构胶粘锚技术,对这十架大梁进行加固,由于技术先进,加固性能好,占用空间小,施工周期短,材料消耗少,工艺简便、安全并减轻了劳动强度,提高了加固质量。取得了良好的综合效益。 2.不同类型加固工程与加固方案分析 一般来说,加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等,随着科学技术的不断进步,应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法,如,化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生,并开始广泛应用于各类加固工程中。具体那个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点,应根据需要加固的构件情况,综合确定加固方案。 2.1 以框架梁的加固为例,笔者认为,较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法,前者以造价低,施工简单,占用空间小,加固效果好,明显优于加大截面法和预应力加固法,后者除材料费用高外,则各种优势尽显其中,重要表现在自重轻,材料自身几乎不增加重量;强度高,固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍;劳动强度小,一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短,熟练工人每人每天可完成近200㎡左

碳纤维布梁加固计算书

碳纤维梁加固计算书 一、基本资料 1.设计依据: 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)(以下简称规程) 《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)(以下简称规范) 《混凝土结构加固技术规范》(GB 50367-2006)(以下简称加固规范) 图纸所提供的相关数据 2.问题类型: 因荷载增加原有混凝土梁承载力不足,需进行加固处理,加固方式采用碳纤维布。 3.梁底受拉碳纤维片材参数: 碳纤维布等级:Ⅰ级 弹性模量E cf = 2.30 × 105 MPa (见加固规范表9.1.6-1) 抗拉强度设计值f f = 2300.00 MPa (见加固规范表9.1.6-1) 单层厚度t cfv = 0.167 mm 重量:300g/m2 不考虑二次受力 二、计算结果 1. KL3梁荷载增加后缺筋面积为750mm2,采用等强代换原则换算碳纤维布 粘贴尺寸: HRB400钢筋抗拉强度设计值:360N/mm2 碳纤维布抗拉强度设计值:2300 N/mm2 缺筋面积*钢筋抗拉强度设计值≤碳纤维布厚度*宽度*碳纤维布抗拉强度设计值 750*360≤0.167*宽度*2300 宽度≥702.94 KL3梁截面尺寸为400*900,结构梁宽度为400不能满足碳纤维布粘贴宽度, 考虑粘贴双层碳纤维布,计算碳纤维布多层粘贴折减系数: (见加固规范9.2.4-2) 折减系数=1.16-(粘贴层数*弹性模量设计值*单层厚度)/308000≤0.9 =1.16-(2*230000*0.167)/308000 =0.91 折减系数=0.9 750*360≤0.167*宽度*2300*0.9 宽度≥781.05

钢筋混凝土梁两种常用加固方法的比较

钢筋混凝土梁两种常用加固方法的比较 陈小健 (江苏科技大学土木工程与建筑学院,江苏镇江212003) 摘要:本文主要介绍了钢筋混凝土梁的两种常用加固方法,粘钢法和碳纤维法。详细分析了两者在方案选择、设计计算以及施工工艺等方面的相同点和不同点,并在此基础上得出了相关结论,为理论研究和实际工程应用提供了参考。 关键词:钢筋混凝土梁;粘钢加固;碳纤维加固;方法比较 Comparison of two common strengthening methods of reinforced concrete beams CHEN Xiaojian (School of Civil and Architecture Engineering,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang Jiangsu 212003,China) Abstract:This article mainly introduces the two common strengthening methods of reinforced concrete beams, that is steel adhered reinforcement and carbon fiber reinforcement.The similarities and differences of the two methods in the aspect of scheme choice, design calculation and construction technology are analyzed in detail.On this basis, some related conclusions are drawn.And it provides a reference for theory and practical engineering application. Key words:reinforced concrete beams;steel adhered reinforcement;carbon fiber reinforcement;method comparison 0引言 对于已有的钢筋混凝土结构,由于设计、施工不当,外界环境的作用以及地震灾害等因素的影响,结构常会出现开裂、老化等外在的损伤和缺陷,导致结构在安全性、适用性和耐久性方面不能满足使用要求,应对结构采取必要的加固措施。目前,常用的钢筋混凝土结构加固方法有很多,这里主要介绍钢筋混凝土梁的两种常用加固方法:粘钢法和碳纤维法(如图1、2所示),并就这两种加固方法在方案选择、设计计算以及施工工艺等方面的差异进行比较。 1方案选择的比较 1.1 粘钢法和碳纤维法适用范围的比较[1] 1.1.1 粘钢法和碳纤维法适用范围的共同点

碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算

加固混凝土梁截面刚度计算 碳纤维布加固混凝土梁在结构工程加固应用中已极为广泛,相应的试验研究成果也比较多,目前国内外对碳纤维布加固混凝土梁的承载力研究已比较成熟[1-5],对裂缝、变形和 刚度等也有许多试验资料。试验结果表明,用碳纤维布加固梁的截面刚度比未加固梁的截面刚度有所提高,但对于加固梁刚度的计算目前尚没有成熟的研究成果。本文通过解析分析,建立了基于试验资料的碳纤维布加固钢筋混凝土梁截面刚度简化计算公式,试验资料验证结 果表明,该计算公式可以用于碳纤维布加固钢筋混凝土梁的截面刚度计算。 1加固梁截面刚度变化规律 试验现象 国内外大量的试验结果表明,碳纤维布加固混凝土梁的刚度变化与普通混凝土梁的刚度变化趋势是一致的,都与混凝土中裂缝的出现和发展有关,从整体上看,碳纤维布加固梁 的截面刚度比普通混凝土梁的截面刚度大,即挠度比相应的普通混凝土梁的挠度要小,其刚度变化过程也可以分为3个阶段,如图1所示。 图1碳纤维布加固梁典型弯矩一曲率曲线 第I阶段:混凝土开裂以前。 该阶段中弯矩很小,混凝土的应力与应变成正比,荷载-挠度曲线(或弯矩-曲率曲线) 为直线,即截面刚度保持不变,截面表现出较好的弹性性质,与普通混凝土梁的性质相同,而曲线斜率稍大,即刚度值较对比普通混凝土梁的刚度值略有提高。 第n阶段:混凝土开裂至纵向受力钢筋屈服。 受拉区混凝土开裂时,弯矩-曲率曲线上出现拐点,曲线斜率减小,但随后曲线斜率基本不变。这个阶段中加固梁截面刚度变化也与普通混凝土梁的表现相似,截面基本上仍表现 为弹性性质,但相应刚度值也较对比普通混凝土梁的刚度值大一些,即曲线斜率更大一些。 第川阶段:纵向受力钢筋屈服钢筋后至极限状态。 纵向受力钢筋屈服时弯矩-曲率曲线上又有一个明显的拐点,曲线斜率又一次减小(这时候碳纤维布的应变也有突然增大现象),即截面刚度进一步下降,挠度增加,直到极限状态。但从整体上看,本阶段加固梁刚度较对比普通混凝土梁的刚度有较大的提高。 沿梁的纵向,由于各个截面纵向钢筋的配筋量不同,各个截面中和轴高度的变化等造 成截面刚度也是变化的,且在不同的荷载水平下截面刚度的分布不尽相同。 加固梁刚度变化的分析 上述加固梁刚度变化过程中第I阶段加固梁的刚度与普通混凝土梁的刚度相差较小, 是由于本阶段中梁受力还比较小,混凝土、钢筋和碳纤维布都处于弹性阶段,截面整体表现 出较好的弹性性质,碳纤维布与钢筋的作用完全相同,只是碳纤维布的约束力使得截面的弹 性性质较对比梁更充分,从而表现出较高的刚度。第n阶段中加固梁的刚度较对比梁的刚度提高较大,这是因为加固用碳纤维布对混凝土受拉区的约束是双向的平面约束,虽然碳纤维 布不能阻止混凝土开裂但能使受拉区混凝土开裂后扩展的趋势受到抑制,试验中可以观察到 加固梁的裂缝形态与对比梁明显不同,裂缝宽度小、间距小、发展很慢,中和轴上升很慢,裂缝截面上的拉力由钢筋和碳纤维布共同承担,与对比梁相比,纵向加固碳纤维布相当于增

钢筋混凝土梁板结构加固方法

钢筋混凝土梁板结构加固方法 关键词:钢筋混凝土梁;干作业法;钢桁架;混凝土钻孔;结构加固 Keywords: reinforced concrete beam; Do homework, the method of Steel truss; Concrete drilling; Structure strengthening 中图分类号:TU375 文献标识码:A 文章编号: 国内关于钢筋混凝土梁板结构的加固方法有许多,但大部分是原有钢筋混凝土梁板出现腐蚀、损坏或开裂等现象,需要在处理好上述缺陷的同时,使加固后的结构达到原设计承载力,采用的方法基本上是“湿作业法”,即在原有钢筋混凝土结构上增加一层新的混凝土或钢筋混凝土。实践和实验表明,新旧混凝土结合面往往是一个薄弱环节,由于施工困难,新旧混凝土难以密切结合,新旧混凝土的凝缩、弹性变形、塑性变形等存在差异,甚至出现裂缝,从而新旧结构共同受力的可靠性及耐久性得不到保证,使得实际加固效果难以达到设计要求。本文介绍一种“干作业法”对混凝土梁板结构进行加固,能克服上述缺点,特别是针对原结构改变使用功能,使用荷载增加较大的情况,具有一定的参考价值。 某业主有一上世纪八十年代初建的二层职工食堂,根据形势的变化和发展,要求改为农贸超市。原结构形式为内框架砖混结构,二层楼面板为4.0m跨的予应力空心板,梁为两跨连续梁,跨度均为7.5m,梁截面尺寸为300mm×650mm,梁两端设腋梁,截面尺寸为300mm×(650mm~1050mm)。经查竣工资料,原食堂设计楼面活荷载标准值为2KN/m2,现设计楼面活荷载增加至3.5KN/m2,经我们对原两跨连续梁和予应力空心板进行验算,梁和板的正截面受弯承载力已不能再满足增加新荷载的要求,但梁在加腋处的抗剪承载力能满足新增荷载后的抗剪要求。基于以上验算结果,决定对梁板采用以下加强方法:对梁采用小型钢桁架“分荷”的方法增加其抗弯承载力,而将分荷后的剪力传至加腋梁处仍由原钢筋混凝土梁承担,对板的加固则利用加固梁钢桁架上部外伸杆件(正好利用其与桁架上弦压杆一道形成立体桁架,以增加上弦压杆的侧向刚度)作为板的新的支撑点,以减少其计算跨度,以达到提高抗弯承载力和抗剪承载力的目的,具体做法及要求详见附图。 由于现在有了混凝土钻孔机,使得利用小型钢桁架参与钢筋混凝土梁分荷这一问题变得迎刃而解。方法是在梁高度中部按桁架节点位置钻孔(其间距应根据梁高和桁架计算后的节点间距来确定,应能确保变形协调,分荷均匀),用粗圆钢穿孔,并使之与钢筋混凝土梁上圆孔紧密接触,以保证圆钢仅承受剪力且两者同时发生挠曲变形,否则,由于两者之间的缝隙导致钢筋混凝土梁与钢桁架变形不一致而不能按设计比例分担荷载,从而达不到设计要求。在利用粗圆钢作为钢筋混凝土梁与小型钢桁架之间的传递剪力杆时,除了应能满足本身的抗剪要求外,还应计算粗圆钢对钢筋混凝土梁的圆孔的局部承压是否满足要求。 在计算原钢筋混凝土梁和钢桁架的分荷比例时,应注意到钢筋混凝土梁

碳纤维布加固方案

施工组织设计(专项施工方案)报审表 工程名称:大目湾新城规划4路道路工程I标段编号:A2 致:宁波至高建设监理有限公司(监理单位) 我方已根据施工合同的有关规定完成了象山大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥预制板梁砼表面防水剂处理工程专项施工方案的编制,并经我单位上级技术负责人审查批准,请予以审查。 附件:1号桥防水剂专项施工方案 承包单位(章): _______________ 项目经理:_________________ 日期:___________________ 监理单位审查意见: 项目监理机构(章): 专业/总监理工程师: 日期:________________ 建设单位审核意见: 建设单位(章): 业主代表:_____________ 日期: 本表一式三份,经项目监理机构审核后,建设单位、监理单位、承包单位各存一

份。 大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥 预制板梁 防 水 剂 专 项 施 工 方 案 编制人_______________ 职务(称)____________________________ 审核人_______________ 职务(称)____________________________ 批准人_______________ 职务(称)____________________________ 批准部门(章)浙江建安实业集团股份有限公司 ____________ 编制日期_______________ 二0—四年四月二十五日_______________ 规划4路H标段1号桥为三跨3X 10m预应力砼简支梁桥,中心桩号 DK1+296正交。桥台采用重力式U形桥台,基础为双排①80cm的钻孔灌注桩接承台结构。桥墩为桩接盖梁式,采用单排①100cm的钻孔灌注桩基础+①80cm 立柱。桥梁上部结构采用10m的预应力砼空心板梁,板梁高度60cm。板梁采用C50砼,台帽、桥墩盖梁、

梁碳纤维加固计算书

设 计 _________________校 对 审核 _____________ 受压筋抗拉强度设计值 f 'y = 210.00 N/mm f c = 7.2 N/mm 2 f t = 0.91 N/mm 2 f tk = 1.27 N/mm 2 M i = 20.00 kN m ? 碳纤维梁加固计算书 项目名称 ________________ 构件编号 ________________ 日期 ________________ 一、基本资料 1.设计依据 : 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》 (CECS 146:2003 )(以下简称规程) 《混凝土结构设计规范》 (GB50010 — 2002)(以下简称规范) 2.问题类型 : 根据碳纤维片材求承载力 3.截面参数 : 截面宽度 : b = 300.00 mm 截面高度 : h = 500.00 mm 受拉钢筋面积 A s = 1017.88 mm 2 受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离 a = 25.00 mm 受拉筋 : HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值 f y = 210.00 N/mm 2 受压钢筋面积 A's = 0.00 mm 2 受压钢筋合力点至截面近边缘的距离 a'= 20.00 mm 受压筋 : HPB235(Q235), 混凝土 : C15 轴心抗压强度设计值 轴心抗拉强度设计值 轴心抗拉强度标准值 4.梁底受拉碳纤维片材参数 弹性模量 E cf = 1.40 1区5MPa 抗拉强度标准值 f c f k = 2000.00 MPa 粘贴层数 n cf = 1 单层厚度 t cf = 0.111 mm 梁底碳纤维片材的宽度 = 300.00 mm 梁底碳纤维片材的截面面积 A cf = 33.30 mm 2 考虑二次受力 , 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩 5.梁侧受剪碳纤维片材参数 : 粘贴层数 n cfv = 1 单层厚度 t cfv = 0.111 mm 弹性模量 E cfv = 105 条带宽度 w cf 100.00 mm 条带净间距 s cf = 100.00 mm 侧面粘贴高度 h cf = 100.00 mm

混凝土强度不足梁碳纤维加固设计及施工方案

混凝土强度不足梁碳纤维加固 第一部设计计算书 一、工程概况 某工程某号楼为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,建筑地下一层,地上19层,建筑高度54.9m。其中第四层某梁设计混凝土强度为C30,检测单位采用回弹法检测混凝土梁抗压强度为:24.3MPa,判定该梁混凝土抗压 强度不合格。 拟采用碳纤维加固的方式进行加固补强。 二、设计依据 1、《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013) 2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002) 3、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006版) 4、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) 三、计算方式 根据该建筑结构设计蓝图的相关指标、参数以及本工程承载力缺失的环节,严格按照上述《规范》采用手工计算的模式,计算提高后的极限承载力达到原结构设计的极限承载力要求。

四、主要计算参数 等级C30混凝土轴心抗压强度设计值为:14.3MPa,C25混凝土轴心抗压强度设计值为:11.9MPa,C20混凝土轴心抗压强度设计值为:9.6MPa,采用内插法,推定该梁实际混凝土回弹强度为24.3MPa的轴心抗压强度设计值为11.578MPa。 等级C30混凝土轴心抗拉强度设计值为:1.43MPa,C25混凝土轴心抗拉强度设计值为:1.27MPa,C20混凝土轴心抗拉强度设计值为: 1.10MPa,采用内插法,推定该梁实际混凝土回弹强度为24.3MPa的轴心 抗拉强度设计值为1.246MPa。 五、加固形式 框架梁拟采用碳纤维加固的方式进行加固。 碳纤维加固法加固抗弯结构的优点: (1)强度高(强度约为普通钢筋的10倍),效果好; (2)自重轻,基本不增加结构自重及截面尺寸,柔性好,易于剪裁,适用范围广; (3)加固后可大大提高结构的承载力、耐腐蚀性及耐久性;

梁加固方案

施工组织设计 (施工大纲、施工方案) 工程名称前滩企业天地三期项目 文件名称地下室梁加固施工方案 上海建工一建集团有限公司 二O一六年四月

施工组织设计(施工大纲、施工方案)报批表 工程名称:前滩企业天地三期项目 文件名称:地下室梁加固施工方案 承建单位:上海建工一建集团有限公司 编制单位:上海建工一建集团有限公司 编制人员:郑军编制日期 2016.5.19

地下室梁加固施工方案 一、现场情况 地下二层19-20/E-F轴BHFM1220-15无法正常开启,经现场实测,梁截面为1400,与此人防门门框刚好有200左右距离相碰,此防火门北侧梁1LL (DX)8,地下二层19-20/E-F轴区域混凝土浇捣日期为2015年8月29日,此日期期间我司施工图纸为同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司出版的20-004为D版图纸,根据设计D版图纸(14.07.15)此梁截面大小为550×1400; D版图纸20-004

二、图纸核查及原因分析 (1) 查阅地下室结构图纸,结论梁截面过大,按最新版施工蓝图,1LL (DX)8截面大小应为550×1200。由于该套图纸收到日期为15年10月30日,期间地下室结构已施工完毕。 H版结构图纸20-004 三、结构加固方案 针对上述问题,为确保人防门正常使用,满足人防验收要求,项目部及时与设计进行沟通,决定对结构与人防门相碰区域进行凿除,再对1LL(DX)8进行加固。 编制依据: 《建筑结构加固施工图设计表示方法》07SG111-1 《混凝土结构加固设计规范》GB50367 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

碳纤维加固计算,典型框架梁计算书

碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算 一、工程信息 工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁 设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人: 审定人: 负责人: 日期: 2011年11月9日 加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀,梁钢筋锈蚀严重,需恢复原结构承载力,消除结构病害。 二、依据规范 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)① 《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)② 三、示意图 四、计算信息 1. 原构件信息 截面宽度: b=300mm 截面高度: h=900mm 混凝土等级: C20 受拉钢筋等级: HPB235 受压钢筋等级: HPB235 受拉钢筋面积: A so=2946mm2 受压钢筋面积: A so'=226mm2 受拉钢筋合力点到边缘距离a=35mm 受压钢筋合力点到边缘距离a'=35mm 受拉钢筋排数1排 2. 加固信息 纤维名称: 织物二级 结构等级: 重要构件 纤维厚度: t f=0.167mm 纤维层数: n f=3层

板材类型: 现场粘贴板 梁两侧粘贴纤维高度: h c =900 3. 荷载信息 是否考虑二次受力: 计算 初始弯矩: M ok =50kN.m 设计弯矩值: M =500kN.m 五、计算系数 1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo =210N/mm 2 受压钢筋抗拉强度 f yo '=210N/mm 2 受拉钢筋弹性模量 E s =210000N/mm 2 2. 混凝土抗压强度 f co =9.60N/mm 2 混凝土计算系数 α1=1.0 3. 碳纤维复合材设计计算指标 纤维抗拉强度设计值 f f =1600M pa 纤维弹性模量 E f =230000M pa 纤维抗拉应变设计值 εf =0.007M pa 4. 混凝土净高 h o =865mm 六、计算 1. 原受弯构件加固前相对受压区高度 ξb =β11+f yo E s εcu =0.614 2. 原混凝土受压区高度 【7.2.1-2】① x =A so f yo -A so ' f yo 'α1 f co b =2946×210-226×2101.00×9.6×300=198.33mm 3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1-1】① M 1=α1 f co b x (h o -x 2)+f yo ' A so ' (h -a ') =1.0×9.6×300×198.33×(865-198.332)+210×226×(900-35) =478.50kN.m <M =500.00kN.m 需要加固 4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2-1】① A te =0.5 b h =0.5×300×900=135000mm 2 5. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数 ρte =A so A te =2946.00135000.00=0.022 σ0=M ok 0.87×A so ×h o =0.00 αf =1.04 查表【9.2.8】② 6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值

钢筋混凝土梁加固方案及工程施工工艺

钢筋混凝土梁加固施工工艺 以框架梁的加固为例,较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法,前者以造价低,施工简单,占用空间小,加固效果好,明显优于加大截面法和预应力加固法,后者除材料费用高外,则各种优势尽显其中,重要表现在自重轻,材料自身几乎不增加重量;强度高,固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍;劳动强度小,一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短,熟练工人每人每天可完成近200㎡左右。但是,应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。 几种典型加固方法的工程施工要求 工程加固的目的就是要通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足使用要求,因此,选择加固方案要以提高加固工程质量为根本目的。对于不同的加固方案也有不同的施工方法和质量评定标准。根据《混凝土结构加固技术规范》(CECS25︰90)中几种典型的加固方法,依照施工经验,不同的加固方法在施工时应重点做到: 4.1 外包钢加固法要把表面处理包括加固结合面和钢板贴合面处理作为加固施工过程中的关键,对于干式加固施工,为了使角钢能紧贴构件表面,混凝土表面必须打磨平整,无杂物和尘土;当采用湿式加固施工时,应先在处理好的角钢及混凝土表面抹上乳胶水泥浆或配制环氧树脂化学灌浆料,对钢板进行除锈,混凝土进行除尘并用丙酮或二甲苯清洗钢板及混凝土表面,进行粘、灌。 4.2 预应力加固法采用预应力拉杆加固时,在安装前必须对拉杆事先进行调直校整,拉杆尺寸和安装位置必须准确,张拉前应对焊接接头、螺杆、螺帽质量进行检验,保证拉杆传力正确可靠,避免张拉过程中断裂或滑动,造成安全和质量事故;采用预应力撑杆加固时,要注意撑杆末端处角钢(及其垫板)与混凝土构件之间的嵌入深度传力焊缝的质量检验,检验合格后,将撑杆两端用螺拴临时固定,然后用环氧砂浆或高强度水泥砂浆进行填灌,加固的压杆肢、连接板、缀板和拉紧螺栓等均应涂防锈漆进行防腐。 4.3 改变结构传力途径加固法增设支点若采用湿式连接,在接点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面,应进行凿毛,清除浮渣,洒水湿润,一般以微膨胀混凝土浇筑为宜。若采用型钢套箍干式连接,型钢套箍与梁接触面间应用水泥砂浆座浆,待型钢套箍与支柱焊牢后,再用较干硬砂浆将全部接触缝隙塞紧填实;对于楔块顶升法,顶升完毕后,应将所有楔块焊连,再用环氧砂浆封闭。 4.4 混凝土构件外部粘钢加固法此法施工较为简单,但首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理,对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面,应先用硬毛刷沾高效洗涤剂,刷除表面油垢污物后用水冲洗,再对粘合面进行打磨,除去2~3㎜厚表层,露出新面和平整,将粉尘清除干净;对于混凝土表面较好的,则可直接对粘合面进行打磨,去掉1~2㎜厚表层,使之平整,清去粉尘,再用丙酮

碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议

碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议

碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工 规程建议 碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究 同济大学土木工程学院 屈文俊张誉 摘要:碳纤维加固混凝土梁的计算理论和施工操作规范,是碳纤维加固混凝土梁走向规范化和科学化的基础。本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验,建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法,依实际施工经验,提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。 关键词:碳纤维布加固梁,抗弯强度,施工规程 前言: 混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是:既有混凝土结构的加固和修复。 粘贴碳纤维布加固技术,是近十年在日本首先应用和发展的,已有一千多个工程实例。该方法的主要优点表现在: 1、性能稳定,一般无腐蚀问题。 2、重量轻,不增加结构静载。 3、强度高。4、容易手工操作,不需专门机械设备。 5、施工无灰尘和噪声污染,并可不间断生产运营。目前,在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法,已有不少工程实例。同济大学在接收生产任务的同时,针对性地做了一系列试验,如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验,加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验,为工程应用起到指导作用。本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。 试验研究: 在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验,其中二根梁贴碳纤维布加固,为对比试验,一根梁没有粘贴碳纤维布。三根试验梁(L-1,L-2a,L-2b)的截面特性见表1,试验梁浇筑日期:99年10月21-22日,水泥:砂:石子=26:48:97;贴碳纤维布日期:99年11月16日; 碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布,试验梁的加固工作在试验室内进行,为了与实际加固施工现场操作相一致,操作人员上仰操作,加固操作程序为:打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。 静载试验日期:99年11月18-11月21日

结构加固计算

产业园工程303号建筑 结构加固计算 整体结构混凝土标号为C30,f c=14.3N/m2,钢筋为HRB400,fy=360N/m2。梁保护层厚度为30mm。单层配筋a s取50mm,双层配筋a s取75mm,三层配筋a s 取100mm。相对界限受压区高度ξb= β1 / [1 + f y / (E s* εcu)]=0.518。加固采用粘贴碳纤维布或钢板按等强度代换并配合构造技术措施进行加固。碳纤维布选用300g/m2型,计算厚度为0.167mm,抗拉强度不小于3000MPa,弹性模量不小于2.1x105MPa, 伸长率不小于1.5%,碳纤维布强度设计值为1400MPa,利用系数取0.9;钢板选用-5mmQ235B型钢板,抗拉强度设计值为215MPa,有锚栓削弱强度利用系数取0.8,无锚栓削弱时强度利用系数限0.9。锚栓采用普通定型化学锚栓。 1.B/14-15轴框架梁: b*h=350*750mm,跨中弯距M B=542KN.m,支座弯矩M14=-734KN.m,M15=-574KN.m 跨中弯矩M B,按矩形截面梁计算。 受压区高度x=h0-[h02-2M/ (α1 * f c * b)]0.5=177mm 相对受压区高度ξ=x/h0=0.252<ξb As=α1 * f c * b * x / f y=2461mm2 现梁跨中实配522,As=1900mm2,不满足,需增补的强度相当于HRB400钢筋2461-1900=561mm2。561*360=0.9*1400*0.167*b,b=960mm,梁底粘贴350mm 宽碳纤维布三层,b=1050mm。 支座弯矩M14=-734KN.m,受压区已配522,As=1900mm2 M1=1900*360*0.625/1000=427.5KN.m M2=734-427.5=306.5KNm 受压区高度x=h0-[h02-2M/ (α1 * f c * b)]0.5=98mm 相对受压区高度ξ=x/h0=0.145<ξb As2=α1 * f c * b * x / f y=1360mm2

碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算

碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算 摘要:本文对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的刚度进行了研究,针对钢筋是否屈服的两种不同情况,分别讨论碳纤维布加固后梁的刚度的计算公式。采用解析分析方法,较系统地建立了碳纤维布加固混凝土梁各种受力状态的截面刚度的简化计算公式。该公式与《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》相配套,有利完善加固工程设计。 关键词:碳纤维布;混凝土梁刚度;变形条件;本构关系 0 引言 碳纤维布加固混凝土梁在结构工程加固应用中己极为广泛,相应的试验研究成果也比较多,目前国内外对碳纤维布加固混凝土梁的承载能力研究已比较成熟,对裂缝、变形和刚度等也有许多试验资料。在我国《混凝土结构设计规范》中对普通混凝土梁的刚度的计算方法进行了规定,规定对等截面构件在钢筋屈服前用最大弯矩处的刚度进行计算。但是,对用碳纤维布加固的梁其刚度的提高主要是在钢筋屈服后。由于屈服前后构件的截面承载力性能是不同的,因此本文在参照《混凝土结构设计规范》中普通混凝土梁刚度计算方法的基础上,研究了碳纤维布加固后梁的刚度。 1 基本假设 1.混凝土应力—应变关系采用《混凝土结构设计规范》中推荐的混凝土应力—应变设计曲线。

2.钢筋的应力—应变关系为经典的弹塑性关系。 3.碳纤维布直到破坏前都保持为线性。 4.混凝土开裂前截面惯性矩为整个截面的换算惯性矩I0,而且在开裂前截面的刚度保持不变。 5.碳纤维布满跨粘贴,在支座处截断,忽略未加固的支座处的额外的变形。 6.碳纤维布和混凝土梁之间为完全粘结,不考虑碳纤维布和混凝土之间的粘结滑移。 2加固梁的刚度 大量试验证明,用碳纤维布加固的梁,当荷载小于屈服荷载的时候,其刚度呈下凸曲线规律单调递减,与未加固梁的刚度变化规律极其相似;钢筋屈服后,则随着碳纤维布加固层数的增加,其刚度退化越来越缓慢,构件在屈服后仍然能维持一定的刚度继续承载,直到碳纤维布突然拉断或者混凝土突然压碎,而且碳纤维布的加固层数越多,刚度的提高越明显。大量的研究证明,碳纤维布加固混凝土梁的截面刚度随着弯矩值的增大而减小,但是在各个阶段中,截面的刚度变化并不显著,如图1所示。杨勇新、岳清瑞等对用碳纤维布加固后梁的刚度进行了理论研究,但是在他们的分析过程中钢筋没有屈服,是通过将得到的公式中的参数利用试验数据进行统计分析得到的,且得到的为二次曲线的形式,在工程中应用起来不方便。本文在参考其分析过程的基础上,考虑了采用碳纤维布加固的梁在钢筋屈服前后两种不同情况下的刚度计算,并且由于混凝土达到峰值应变前后的图形

梁柱增大截面加固施工方案

增大截面加固施工方案 增大截面加固技术介绍 (1)工作原理 增大截面加固法是一种传统的加固方法,通过增大原结构构件的截面尺寸并增配计算所需的钢筋与原结构共同受力,提高构件的强度和刚度,适用于梁、板、墙、柱构件的加固; (2)施工特点与要求 增大截面加固法为传统的加固施工工法,主要此方法适用于梁的刚度、抗弯或抗剪承载力不足且相差较大的情况或原柱的强度或刚度不足的加固。其主要特点和相关要求有: ①加固用钢材加工及表面处理工序繁多,工程量大。 ②现场运输量大,湿作业工作量大,工人劳动强度高。 ③能充分发挥钢材和混凝土整体工作性能,加固效果好。 ⑤混凝土硬化时间长,需长期养护。 ⑥本方法不适用于素混凝土构件,原构件混凝土强度等级不应低于C10。 混凝土构件增大截面加固施工工艺流程如下图所示。

增大截面加固施工流程图 (1)测量放线 根据设计图纸要求,施测混凝土梁增大截面尺寸,及梁上植筋位置、主筋位置的布置线。 (2)钢筋表面处理 对钢筋进行打磨除锈处理,然后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。 (3)混凝土基层表面处理 对原混凝土构件的新旧结合面进行剔凿,然后用无油压缩空气除去粉尘,或清水冲洗干净,根据图纸要求,本工程表面剔凿需要将保护层剔除。 表面处理效果 (4)钻孔植筋 按新纵向钢筋位置定位后用电锤钻钻孔,清孔处理后注入植筋胶插入钢筋,锚入深度严格按照设计图纸要求;箍筋、拉结钢筋植筋同纵向受力钢筋。 (5)插入钢筋绑扎、模板支设以及混凝土浇筑。 柱增大截面加固柱、梁钢筋绑扎如下图 (1)本工程梁增大截面做法节点

(2)施工要点 ①钢筋绑扎时必须注意保护层的控制,植筋前根据成孔的情况对钢筋进行调整。 ②植筋时钢筋下料准确,钢筋接头按照要求进行错开。 ③梁模板面板木模板,梁侧模水平向龙骨采用50×100木枋间距250mm,梁底模水平向龙骨均采用50×100木枋间距250mm,。 木枋及模板均应提前进行加工,保证边沿平直。模板制作成侧模包底模的形式。侧模与侧模接缝的位置做成企口形式,并贴1×5mm密封条。梁底模板在拼缝处模板应长出木枋10cm,在模板拼接时增设两根长度不小于1000mm的短木枋。详见下图。 采用“U型箍”的加固形式,“U型箍”用100×100木枋制作,间距为600mm。 ④针对梁仅增加高度而宽度没有增加的梁,梁模板侧模一侧留设下料坡口,具体要求如下: ⑤针对梁截面高度和宽度均增加的梁,在梁上部楼板位置开动,混凝土从上部进行浇筑,具体支模如下:

粘碳纤维加固计算书

梁粘贴碳纤维布加固计算书: 1、计算缺少受拉钢筋面积A s0=980mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。粘贴碳纤维 布强度f f =2800Mpa。 1)当粘贴碳纤维布层数n f =2,厚度t=0.167mm,宽度b'=400mm。实际粘贴碳 纤维布层数折减系数k m =0.95,实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=126.92 mm2。 按强度等效,如下: 碳纤维强度2800X126.92=355376>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求) 2)当粘贴碳纤维布层数n f =3,厚度t=0.167mm,宽度b'=300mm。实际粘贴碳 纤维布层数折减系数k m =0.85,实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=127.755 mm2。 按强度等效,如下: 碳纤维强度2800X127.755=357714>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求) 2、计算缺少受拉钢筋面积A s0=2454mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。粘贴碳纤维 板强度f f =2000Mpa。 1)当粘贴碳纤维板时,厚度t=1.4mm,宽度b'=400mm。实际粘贴碳纤维板截 面积A fe '=560mm2。 按强度等效,如下: 碳纤维强度2000X560=1120000>缺少钢筋强度360X2454=883440(满足要求) 板粘贴碳纤维布加固计算书: 1、计算缺少受拉钢筋面积A s0=393mm2/m,受拉钢筋强度f y0 =360Mpa。粘贴碳纤维 布强度f f =2800Mpa。 1)当粘贴碳纤维布层数n f =1,厚度t=0.167mm,宽度b'=200mm,间距200。 实际粘贴碳纤维布截面积A fe '=66.8 mm2/m。 按强度等效,如下: 碳纤维强度2800X66.8=187040>缺少钢筋强度360X393=141480(满足要求) 2、计算缺少受拉钢筋面积A s0=565mm2/m,受拉钢筋强度f y0 =360Mpa。粘贴碳纤维

砼强度不足加固方法_原理和案例

砼强度不足加固方法原理和案例 第一部分砼强度不足基本知识 1)概述 因施工和使用不当而引起的混凝土强度不足,将会使结构的承载能力和刚度下降,挠曲变形加大,同时使结构的抗裂、抗渗和耐久性降低,影响结构使用。下图是两例砼强度不足的图片。 ?? 2)引起混凝土强度不足的表现 强度不足的表现:混凝土强度不够必将伴随有抗渗能力降低,耐久性降低,更重要的会影响结构的承载能力。主要表现为三方面: 1降低结构强度、刚直下降。 2抗裂性差、产生大量宽裂缝。 3构件变形,变形大到影响正常使用。

3)引起混凝土强度不足的原因 1 原材料质量差: (1)水泥质量不良:1.水泥实际活性低;2.水泥安定性不合格;(2)骨料(砂、石)质量不良:1.石子强度低;2.石子体积稳定性差; 3.石子形状与表面状态不良; 4.砂、石中有机杂质含量高、粉尘含量高,砂中云母含量高; (3)拌合水质量不合格; (4)外加剂质量不合格或组成配比不当 2 混凝土配合比不当: 混凝土配合比是决定强度的重要因素之一,其中水灰比的大少直接影响混凝土强度,其他如用水量、砂率、骨灰比等也影响混凝土的各种性能,从而造成强度不足事故。 (1)用水量加大:较常见的有搅拌机上加水装置计量不准;不扣除砂、石中的含水量;甚至在浇灌地点任意加水等; (2)随意套用配合比; (3)外加剂掺量不准; (4)外加剂使用不当; (5)砂石计量不准和水泥用量不足。 3 施工工艺不正确 (1)搅拌不佳,时间过短或过长造成不匀; (2)浇筑时水泥浆漏失严重;混凝土假凝、初凝;振捣不实; (3)养护不当;如早期缺水干燥,受冻等.

4 试块未经标准养护或未按规定制作 对于混凝土强度不足的补救和处理一般采用测定实际强度,利用后期强度,减少结构荷载,结构加固、分析验算,至拆除重建等。 4)典型加固方法及适用范围: 混凝土结构强度不足的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。 1、直接加固的一般方法有: (1)加大截面加固法 在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。 在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。 加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。 (2)置换混凝土加固法 该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同

梁碳纤维加固计算书

碳纤维梁加固计算书 项目名称_____________构件编号_____________日期_____________ 设计_____________校对_____________审核_____________ 一、基本资料 1.设计依据: 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)(以下简称规程) 《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)(以下简称规范)2.问题类型: 根据碳纤维片材求承载力 3.截面参数: 截面宽度: b = 300.00 mm 截面高度: h = 500.00 mm 受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2 受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm 受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2 受压钢筋面积A's = 0.00 mm2 受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm 受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2 混凝土: C15 轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2 轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2 轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm2 4.梁底受拉碳纤维片材参数: 弹性模量E cf= 1.40 × 105 MPa 抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa 粘贴层数n cf = 1 单层厚度t cf = 0.111 mm 梁底碳纤维片材的宽度 = 300.00 mm 梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2 考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i= 20.00 kN·m 5.梁侧受剪碳纤维片材参数: 粘贴层数n cfv = 1 单层厚度t cfv = 0.111 mm 弹性模量E cfv= 1.40 × 105 MPa 条带宽度w cf = 100.00 mm 条带净间距s cf = 100.00 mm 侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm

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