预应力碳纤维布加固[详细]
碳纤维布加固计算
碳纤维布加固计算
碳纤维布加固计算可以用来评估在结构加固中使用碳纤维
布的性能和效果。
以下是一个常见的碳纤维布加固计算的步骤和方法：
1. 结构评估：首先需要对需要加固的结构进行评估，确定其受力情况、强度要求和设计参数等。
这可以通过结构的构造图纸、力学分析和现场考察等方式来获取。
2. 纤维布选择：根据结构的具体情况，选择适合的碳纤维布材料。
碳纤维布通常有不同的规格和强度等级可供选择，根据结构的需要来确定最适合的型号。
3. 材料性能：了解所选碳纤维布的强度、弹性模量、拉伸和剪切性能等相关参数。
这些参数可以从厂家提供的技术资料中获取。
4. 计算方法：根据所选的碳纤维布的性能参数，结合结构的受力情况，可以采用不同的计算方法进行加固计算。
常见的计算方法包括等效截面法、弯矩增量法和能量法等。
5. 校核和设计：根据计算结果，进行校核和设计。
校核时需确
保结构在加固后满足设计要求，并保证不会发生过度加固或材料不足的情况。
设计时需考虑到碳纤维布的布设方式、接头处理和预应力等因素。
6. 施工监控：在施工过程中，需要进行监控和检验，确保碳纤维布加固按照设计要求进行。
监控内容包括布设质量、粘结剂的使用以及处理接头等。
总的来说，碳纤维布加固计算是一项复杂的工作，需要结构工程师或专业人员进行详细的计算和设计。
在实际应用中，还需要考虑到材料的老化和环境因素对加固效果的影响。
第八讲 预应力纤维复合材(FRP)加固法
1. 正常使用条件下碳纤维材料的利用率极低，一 般不超过材料设计强度的10%。
2. 不能有效改善加固结构的使用性能，如减小裂 缝宽度、提高结构刚度、降低结构挠度等。
3. 正截面加固时片材端部容易产生界面高剪应力， 导致端部剥离；裂缝两侧界面容易产生高剪应 力导致剥离；简支构件斜裂缝的发展容易诱发 片材剥离；
施加预应力的方法：波形锚法
波形锚法的优点 装置简单，易于张拉，可多层叠放一次 压紧。
缺点 预应力值不易控制；对较大跨度，需要 较多的中间波形板，或许使造价提高； 收紧时纤维存在破损的风险。
注：有工程应用实例
纤维板施加预应力
CFRP预成型板简称CFRP板是将 CFRP丝和树脂胶体拉挤成型的板材， 在CFRP布相同宽度的前提下其有效 横截面积是布材的7~11倍，这样只要 张拉一条CFRP板就相当于张拉7~11 层的CFRP布材，可以看出CFRP板材 在预应力应用中具有与生俱来的优势， 这是布材所不能比拟的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
纤维布施加预应力的方法：反拱法
反拱法产生的预应力度很低，能有效说明对 FRP材料施加预应力带来的明显优势，但该方 法在实际工程中难以采用。
纤维布施加预应力的方法：反拱法
• 国内外较早采用反拱法对GFRP材料建立预应 力。Saadatmanesh和Ehsani[5]（美国Arizona 大学，1991）在实验室内用千斤顶在跨中将混 凝土梁顶起产生反拱，保持荷载使梁维持弯曲 状态，然后在梁底凹面粘贴GFRP板，待胶层 固化获得强度后卸除千斤顶，混凝土梁回弹使 GFRP板受拉，从而建立起预应力。该试验混 凝土梁尺寸为4570mm×200mm×460mm， 四点弯曲试验的开裂荷载提高了100%，承载 力提高400%。
预应力碳纤维布加固
预应力碳纤维布加固在建筑结构加固领域，新技术的不断涌现为提高结构的安全性和耐久性提供了更多可能。
预应力碳纤维布加固技术作为一种创新且高效的方法，正逐渐受到广泛关注和应用。
那么，什么是预应力碳纤维布加固呢？简单来说，就是通过对碳纤维布施加预应力，使其在结构承受荷载之前就处于受力状态，从而更大程度地发挥碳纤维布的高强性能，提高结构的承载能力和抗变形能力。
与传统的加固方法相比，预应力碳纤维布加固具有诸多显著优势。
首先，它能够有效地提高结构的承载能力。
在传统加固中，碳纤维布往往是在结构已经出现变形或裂缝后才发挥作用，而预应力碳纤维布则在结构受荷之前就参与工作，提前承担一部分荷载，从而显著增强了结构的整体承载能力。
其次，这种加固方法可以更好地控制结构的裂缝开展。
由于碳纤维布施加了预应力，能够有效地约束裂缝的扩展，减少裂缝的宽度和数量，提高结构的耐久性。
再者，预应力碳纤维布加固能够减小结构的变形。
通过预先施加的应力，结构在承受荷载时的变形得到有效控制，增加了结构的稳定性和正常使用性能。
预应力碳纤维布加固的施工过程相对复杂，但每一个步骤都至关重要。
在施工前，需要对结构进行全面的检测和评估，确定结构的损伤情况和加固的具体需求。
然后，根据设计要求，对碳纤维布进行裁剪和预张拉。
在粘贴碳纤维布时，要确保粘贴面的清洁和平整，使用专用的胶粘剂将碳纤维布牢固地粘贴在结构表面，并通过锚具或其他固定装置对碳纤维布施加预应力。
施工过程中，还需要对预应力的大小进行严格控制和监测，以保证加固效果符合设计要求。
为了确保预应力碳纤维布加固的效果和质量，施工中需要注意很多细节。
比如，胶粘剂的选择和使用就非常关键。
优质的胶粘剂能够保证碳纤维布与结构之间的良好粘结，确保应力的有效传递。
同时，施工环境的温度和湿度也会对胶粘剂的性能产生影响，因此需要在合适的条件下进行施工。
另外，预应力的施加和控制必须精确无误。
如果预应力过小，无法达到预期的加固效果；如果预应力过大，则可能导致结构的破坏或碳纤维布的断裂。
预应力碳纤维复合板加固法
预应力碳纤维复合板加固法
预应力碳纤维复合板加固法是一种常用的结构加固方法，适用于混凝土、钢结构等各种材料的加固。
该方法主要包括以下步骤：
1. 预处理：首先对结构进行清理和修复，修复混凝土表面缺陷，保证基底无起砂、起壳及裂缝。
2. 粘贴碳纤维复合板：将预制好的碳纤维复合板从一个端口搬运至所需加固部位，涂布胶粘剂并将板材粘贴在加固部位上。
3. 压实碳纤维复合板：使用专用的机械设备对粘贴好的碳纤维复合板进行压实，确保其与基底之间良好贴合。
4. 布置预应力锚具：根据结构需要，在碳纤维复合板上布置预应力锚具，用于施加预应力。
5. 施加预应力：通过拉拔预应力锚具，施加适当的预应力，使碳纤维复合板与结构形成有效的预应力作用。
6. 后期处理：完成预应力施加后，进行碳纤维复合板与基底的再次涂刷，确保整个加固体系的一致性和耐久性。
通过预应力碳纤维复合板加固法，可以有效提高结构的承载能力、刚度和抗震性能，同时减少结构的变形和裂缝。
这种加固
方法具有施工速度快、工艺简单、对原结构影响小等优点，被广泛应用于各种结构的加固和修复中。
预应力碳纤维布加固混凝土梁
离现象 。１采用预应力碳纤维布加 固的构件 ， ） 由于碳纤维 布在被 于碳纤维布张拉后呈直线 ， 因此粘贴前构件 底应严格涂刷底胶 与
加固到构件上开始受力之前 已有较 大的应变 ， 碳纤维布 可以较早 整平 ， 如构件底 上 凹， 粘贴会出现脱胶现象 ， 粘贴 质量 得不到可靠 参与工作并发挥较 大作用 ， 以 ， 所 利用这种 方法 加 固的构件 可以 保证 。考虑到张拉时梁会出现反 拱 ， 以将 梁底找成 略微下 凸的 可 明显提 高梁 的开裂荷 载 、 服荷载 和极 限荷载 ， 屈 减小 梁在使 用阶 弧形 。为 了保证构件和碳纤维之间 的粘结 ， 应该按使用说 明均匀 段的变 形和梁内主筋 的应力 ， 对预应力混凝 土桥梁加 固效果 更为 混合底层树脂主剂和硬化剂 ， 在可操作 时间内均匀涂抹在粘贴 面 明显。２ 预应力碳纤维布加 固混凝 土构件 ， ） 在碳纤维和结构 粘结 上 。涂抹好的混凝土表面细微不平处 ， 要采用找平胶 处理 。５ 预 ）
等优点 ， 因此 ， 碳纤维布 加 固混凝土 结构技 术具有 重要 的工程应 的粘贴表面要求平整 ， 而普通碳纤维 布加固 曲面也可 以。预应力
用价值 。但是在碳纤维布 的理论研究 和实际工程应用 中， 逐渐 发 碳纤维布加固 ， 同时要 考虑 张拉 ， 由于碳 纤维 布这种材料 独特 的 现碳纤维布加 固有其 固有弊 端 ： ） １ 强度 不 能充分发 挥 ， 固效率 性质 ， 加 对夹具也有特殊 的要求 。 不高。钢筋 的极 限应变取 ０ ０ ， 纤维布应 变值近似 于 ０ ０ ， ．１碳 ． １ 只 我国现行 的预应 力碳 纤维 布加 固混 凝土构 件技术施 工工 艺 占碳纤维布极限应变 的 １ ％～２ ％， ０ ０ 碳纤维布 的高强特性没有得
预应力碳纤维板加固施工流程
预应力碳纤维板加固施工是一种常用的结构加固方法，可以有效提高结构的承载能力和抗震性能。
下面将详细介绍预应力碳纤维板加固施工的步骤和流程。
1. 施工前准备在进行预应力碳纤维板加固施工前，需要进行以下准备工作：1.1 结构检测与分析对待加固的结构进行全面检测和分析，确定结构的受力状况、损伤程度和需要加固的部位。
1.2 设计方案制定根据结构检测与分析结果，制定合理的设计方案，包括预应力碳纤维板的布置位置、数量和预紧力等参数。
1.3 材料准备采购符合标准要求的预应力碳纤维板材料，并对材料进行验收，确保质量合格。
1.4 施工人员培训对参与施工的人员进行培训，使其熟悉施工流程、操作规范和安全注意事项。
1.5 施工设备准备配备必要的施工设备，如搅拌机、喷涂机、压力泵等。
2. 施工步骤2.1 表面处理对待加固的结构表面进行清理，去除油污、灰尘和松散的混凝土，保证表面干净、粗糙度适宜。
2.2 粘结层施工在结构表面涂刷粘结剂，确保预应力碳纤维板与结构之间具有良好的粘结性能。
粘结剂的选择应根据具体情况，常用的有环氧树脂胶水和聚合物乳液等。
2.3 预应力碳纤维板铺设将预应力碳纤维板按照设计方案要求进行铺设，注意保持板材之间的间距和重叠长度，并确保板材与结构表面紧密贴合。
2.4 预应力施加使用专用设备对预应力碳纤维板进行预紧，施加预定的拉伸力。
根据设计方案要求，可以采用机械张拉或液压张拉等方法进行。
2.5 粘结层覆盖在预应力碳纤维板上覆盖一层粘结剂，增加与混凝土的粘结强度，提高加固效果。
2.6 压实与养护对加固部位进行压实，确保预应力碳纤维板与结构之间的紧密贴合。
然后进行养护，保持适宜的温度和湿度，使粘结剂充分固化。
2.7 后续处理根据需要，对加固后的结构进行喷涂、抹灰等后续处理工作，使其与原有结构一致。
3. 施工注意事项3.1 安全防护施工过程中要注意安全防护措施，如佩戴安全帽、手套和防滑鞋等，确保人员安全。
3.2 施工环境控制施工环境应具备适宜的温度和湿度条件，避免在极端环境下施工。
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算
ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ — ｔ ｅ ｒ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｂ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ — ｒ ｕ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ（ Ｄ Ｒ）ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ
力Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ布加 固钢筋混凝土梁后， 其正常使用性能得到明显改善 ， 承载力有较大提高． 最后， 给出 了预应力损失及考虑预应力损失的抗弯承载力的计算模型． 计算结果表 明， 计算值与文献中的试
验值 吻合 较 好 ， 使 用该 计 算模 型可 以有 效地 预测 预 应力损 失和 加 固梁 的抗弯 承载 力．
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ＷＯ ｒ ｋ ｓ ｏ ｎ ｓ ｉ ｘ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ（ Ｒ Ｃ）ｂ ｅ ａ ｍｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｏ ｓ ｔ —
（ 东南大学建筑设计研究 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ） （ 东南大 学交 通学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ：对 ６根预 应 力碳 纤维 （ ｃ ｖ ｅ ｄ ， ） 布 加 固钢 筋混凝 土梁 进行 了预 应力 损失 和 弯 曲静 载 试验 ， 确 定 了后 张预 应力碳 纤维布 加 固钢 筋混凝 土 梁 的剥 离一 断裂 破坏 形态 ， 得 到 了破 坏 时 Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ布 的有 效 应 变． 试验 结果 表 明 ， 瞬 时预 应力 损 失是 总损 失 的主 要部 分 ， 而随 时间依 存 的预应 力 损 失仅 为 初始 预 应力 的 ２ ． ３ ％ ～３ ． ９ ％． 胶体 的养 护 时 间对 瞬 时预应 力 损 失具 有 一定 影 响． 使 用 外贴 预 应
碳纤维加固-改造施工方案
碳纤维加固-改造施工方案
简介
碳纤维加固技术是一种常用的结构加固手段，通过将高强度的碳纤维布与特定
的胶粘剂结合，可以有效提高结构的承载能力和耐久性。
本文将介绍碳纤维加固的基本原理、施工步骤和注意事项，为工程师和施工人员提供一份详细的改造施工方案。
基本原理
碳纤维加固的基本原理是利用碳纤维具有优异的拉伸性能和耐腐蚀性，在结构
受力部位施加碳纤维布，形成一个外部加固层，通过与基体结构的黏结作用，共同承担结构的荷载，从而提高整体结构的承载性能。
施工步骤
步骤一：表面处理
1.清洁表面，去除油污和松散物。
2.对表面进行修补，填补裂缝和凹坑，确保表面平整。
步骤二：粘结底层
1.涂刷胶粘剂于基面，形成底层。
2.碳纤维布贴附在底层上，确保整齐平滑。
步骤三：粘结中层
1.涂刷胶粘剂于碳纤维布表面。
2.再次贴附碳纤维布，确保整齐平滑。
步骤四：收尾工作
1.涂刷适当厚度的胶粘剂于碳纤维布表面。
2.最后贴附一层碳纤维布，保护和固定整个加固层。
注意事项
1.碳纤维加固前需对结构进行详细检测和评估，确保工程的可行性。
2.施工过程中应注意胶粘剂的质量和施工环境，避免影响加固效果。
3.确保碳纤维布的质量和规格符合要求，避免施工过程中出现质量问题。
4.施工人员应遵守相关安全操作规定，减少施工风险和事故发生。
结论
碳纤维加固技术是一种有效改善结构性能的方法，通过合理施工和质量控制，可以提高结构的承载能力和耐久性，延长结构的使用寿命。
在实际施工中，工程师和施工人员应严格按照施工方案进行操作，确保加固效果和工程质量。
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三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
1、试验设计 试件列表 试验对比关系 模板及加载图 疲劳试验参数
试件编号 静力/疲劳
加固方式及加固量
LS
静力
不加固对比梁
LS2S
静力
两层非预应力碳纤维布加固
LPS2S
静力
两层预应力碳纤维布加固
LF
疲劳
不加固疲劳对比梁
LS2F
疲劳
两层非预应力碳纤维布加固
LPS2Fa
碳纤维布拉应变 ()
0
三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
3、疲劳试验主要结果
试件
LF LS2F LPS2Fa LPS4Fa LPS2Fb LPS2FD LPS4Fb
P P/ min max （kN） 30/110 30/110 30/110 30/110 30/150 30/110 30/110
Nf,e （次）
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （2）正常使用阶段 研究重点是预应力碳纤维布加固梁的材料
应力和截面抗弯刚度计算，材料应力的计 算同时也是加固梁疲劳寿命计算的前提。 材料应力计算未见相关文献研究； 截面抗弯刚度分析：Bg 0.77Ec Ig
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （3）极限承载力分析 由于初始预应力的存在，加固梁破坏时可
报告大纲
选题意义 研究现状 预应力碳纤维布加固梁试验研究 静力分析 疲劳寿命分析 研究总结及展望
一、选题意义
根据我国国情，发展节约型建筑，对原有结构进 行加固再利用是建筑业发展的一个主要趋势
碳纤维布加固混凝土结构技术具有轻质高强耐腐 耐疲劳及可设计性强优点，已经得到大量应用
以往普通碳纤维布加固技术存在材料高强度难以 利用的缺点，预应力技术较好的解决了这一问题
50
LF:未加固梁
25
LS2F:两层非预应力碳纤维布加固
LPS2Fa:两层预应力碳纤维布加固梁
0
试件
150
125
LPS2Fa
100
LPS2FD
0 2、静力试验主要结果
0 160 预应力碳纤维布加固梁 140
0 120
100
非预应力碳纤维布加固梁
80
0Байду номын сангаас
60
未加固梁
40
0
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0
跨中位移 （ mm）
非预应力
160
非预应力碳纤维布加固梁
140
120
100
80
预应力碳纤维布加固梁
60
40
20
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
698605 816000 1085000 1380000
－ 860618 1317234
s （） 加载方式
1105
变幅
982
等幅
950
等幅
735
等幅
1013
等幅
961
变幅
770
变幅
三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
3、疲劳试验结果－疲劳寿命对比
疲劳寿命（万次）
150 125
100 LF
75
LPS2Fa LS2F
疲劳
两层预应力碳纤维布加固
LPS2Fb
疲劳
受拉钢筋增加 50% ，两层预应力碳纤维布加固
LPS2FD
疲劳
疲劳损伤后两层预应力碳纤维布加固
LPS4Fa
疲劳
四层预应力碳纤维布加固
LPS4Fb
疲劳
四层预应力碳纤维布加固，变幅疲劳
☆
试件对比关系 ① 未加固梁、非预应力碳纤维布和预应力碳纤维
布加固梁的静力及疲劳性能的对比； ② 对比了不同预应力碳纤维布加固量对加固梁疲
极限状态设计方法、高强材料的使用以及结构使 用功能的变更，导致公路、铁路桥梁及混凝土吊 车梁等承受重复荷载作用的混凝土梁在较高的应 力水平下工作，疲劳破坏发生的几率大大增加， 疲劳加固已经成为延长混凝土梁疲劳寿命的一个 重要问题
二、研究现状
1、预应力碳纤维布加固技术的工艺及技术 特点
非预应力碳纤维布加固混凝土梁时，碳纤 维布的高强特点仅在梁中受拉钢筋屈服后 才能发挥，而在主筋屈服前，碳纤维布所 起的作用十分有限，在正常使用阶段碳纤 维布对加固梁的性能改善作用不明显
能发生的破坏模式较多，对应极限承载力 不同，已有研究主要集中在常见破坏模式 下的承载力计算，对于不同破坏模式出现 的条件以及各破坏模式之间的相互转换规 律研究甚少。
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （4）疲劳性能研究现状 碳纤维布加固混凝土梁的疲劳性能显著改善，疲劳
寿命大幅延长，对碳纤维布施加预应力后加固梁疲 劳寿命延长更多。 已有研究主要集中在加固前后混凝土梁疲劳寿命延 长的直接数据对比上，研究共识是（非）预应力碳 纤维布加固后梁中受拉钢筋应力幅降低，加固梁疲 劳寿命延长，疲劳计算时仍应控制受拉钢筋应力幅。 如何计算疲劳荷载作用下加固梁中受拉钢筋应力幅 以及如何计算加固梁的疲劳寿命研究甚少。
☆
☆
二、研究现状
1、预应力碳纤维布加固技术的工艺及技术 特点
通过预应力手段使碳纤维布预先受力，其 应变滞后程度得以改善，不仅可以提高混 凝土梁的承载力，而且能够显著改善加固 梁的使用性能。 ☆
弯矩
c b a
正常使用阶段
a:未加固梁 b:非预应力碳纤维布加固梁 c:预应力碳纤维布加固梁
0
钢筋拉应变
☆
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （1）施工阶段 （2）正常使用阶段 （3）极限承载力分析 （4）疲劳性能分析
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （1）施工阶段 研究重点是碳纤维布初始预应力大小、放
张后碳纤维布的预应力损失以及碳纤维布 与混凝土界面间剪应力分布规律。 研究现状：预应力碳纤维布放张后对由于 碳纤维布滑移造成的应力损失和可以对碳 纤维布施加的最大初始预应力的研究不多。
加载频率4.5Hz； 疲劳荷载下限以试验梁及加载分配梁不跳动，
荷载上限根据各试件考察目的的不同有所变化； 加载过程分为三个阶段：
① 疲劳开始前先进行三次静载试验； ② 疲劳试验阶段； ③ 破坏阶段。
☆
0
0 三预 、预应应力 力碳碳 纤维纤布维 加固布梁加 试验固 研究梁
弯矩 (kN.m) 弯矩 （ kN.m）
劳性能的影响； ③ 对比了预应力碳纤维布加固量相同而混凝土梁
配筋率不同时加固梁疲劳性能的变化； ④ 考察了加固前已有损伤对加固梁疲劳性能的影
响； ⑤ 对比了等幅/变幅疲劳加载时加固梁疲劳性能的
变化。
☆
试件模板图
U形压条
碳纤维布
碳纤维布 U形压条
碳纤维布加固图 ☆
疲劳试验参数 AMSLER疲劳试验机，最大加载量程500kN，