【图集】碳纤维加固梁底平面
梁底面碳纤维加固专项施工方案
京津路街景立面提升改造工程工商管理局四层梁底碳纤维加固工程专项施工方案编制人:初审人:审核人：审批人:大元建业集团股份有限公司年月日目录一、编制依据 (1)二、工程概况 (1)(一）总体概况 (1)(二）分项工程概述 (1)三、施工方法 (1)（一）工艺流程 (1)（二）施工方法 (2)四、施工资源配置 (4)（一）材料 (4)（二）机具 (4)（三）劳动力配置 (4)五、安全保证措施 (4)（一）安全保证体系 (4)(二）安全责任制 (5)（三）各职能部门的责任 (5)（四）实行安全生产目标管理制度 (5)（五)进行定期、适时安全生产检查工作 (5)（六）安全教育与培训 (6)六、质量保证措施 (6)(一）制度保证措施 (6)（二）思想和管理保证措施 (6)(三）技术保证措施 (6)七、文明施工及环保措施 (7)一、编制依据1、施工图设计2、《公路桥梁加固施工技术规范》(JTG/T J23—2008）5、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011)二、工程概况(一）总体概况本次“京津路街景立面提升改造工程"工作范围为引河桥至南仓桥段,全长为4。
6公里。
主要工作内容为道路沿线建筑及部分道路交叉口延伸一个街坊内建筑立面提升改造，含屋顶、墙体、底商、牌匾、空调罩、护栏，围墙、广告标识等.立面整修原涉及107栋建筑（由于计划拆迁减少11栋，资金问题路口不延伸减少21栋），现整修75栋，涉及公建34栋，民建41栋、围墙及入口19处.主要屋面坡屋顶23892平方米，干挂石材及陶瓷薄板12762平方米，增加空调罩1473个，规范牌匾3411个，整修人行道1326平方米，整修台阶1859平方米,立面质感涂料138819平方米。
(二）分项工程概述工商管理局四层：本项目需梁底面黏贴碳纤维复合材料,加固梁底三、施工方法(一)工艺流程（二）施工方法1、胶粘剂的配置1）、将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。
梁底贴碳纤维布设计说明
梁底贴碳纤维布设计说明1.清理、修整原结构：清除柱表面的抹灰层或其他饰面层至露出混凝土新面,用角磨机打磨平整,采用聚合物修补砂浆对较大漏洞露筋、凹面等缺陷进行修补（钢筋应先除锈、脱脂并打磨至露出金属光泽），采用相容性良好的裂缝修补胶对柱的裂缝进行修补，对有段差、内转角的部位应抹成平滑的曲面；对构件截面的棱角，应打磨成园弧半径不小于25mm的圆角；2.界面处理：应将混凝土表面清理洁净，并保持干燥，粘贴纤维材料部位的混凝土，其表层含水率不宜大于4%，且不应大于6%。
对含水率超限的混凝土应进行人工干燥处理。
3.涂刷底胶：底胶应按产品使用说明书提供的工艺条件配制，不得以添加溶剂或稀释剂的方法来改变其粘度。
底胶涂刷完毕应静置固化至指干时，才能继续施工。
底胶指干时，其表面若有凸起处，应用细砂纸磨光，并应重刷一遍。
若在底胶指干时，未能及时粘贴纤维材料，则应等待12h后粘贴，且应在粘贴前用细软羊毛刷或洁净绵纱团沾工业丙酮擦拭一遍，以清除不洁残留物和新落的灰尘。
4.配制浸渍胶：浸渍、粘结专用的结构胶粘剂，其配制和使用应按产品使用说明书的规定进行；拌合应采用低速搅拌机充分搅拌，拌好的胶液色泽应均匀、无气泡，胶液注入盛胶容器后，应采取措施防止水、油、灰尘等杂质混入。
5.粘贴碳纤维布：1）、按设计尺寸裁剪纤维织物，且严禁折叠；若纤维织物原件已有折痕，应裁去有拆痕一段织物；2）、将配制好的浸渍、粘结专用的结构胶粘剂均匀涂抹于粘贴部位的混凝土表面；3）、将裁剪好的纤维织物按照放线位置敷在涂好结构胶粘剂的混凝土表面。
织物应充分展平，不得有皱褶；4）、沿纤维方向应使用特制滚筒在已贴好纤维的面上多次滚压，使胶液充分浸渍纤维织物，并使织物的铺层均匀压实，无气泡发生；5）、多层粘贴纤维织物时，应在纤维织物表面所浸渍的胶液达到指干状态时立即粘贴下一层。
若延误时间超过1h，则应等待12h后，方可重复上述步骤继续进行粘贴，但粘贴前应重新将织物粘合面上的灰尘擦拭干净；6）、最后一层纤维织物粘贴完毕，尚应在其表面均匀涂刷一道浸渍、粘结专用的结构胶。
结构加固构造详图(梁、柱、板、基础、墙体等)
梁顶粘贴碳纤维做法
梁顶粘贴碳纤维做法
梁顶粘贴碳纤维的做法如下：
1. 施工前准备：确定需要加固的梁位置和钢筋打断的情况，进行精确测量和评估。
准备碳纤维加固材料，包括碳纤维布、碳纤维胶、砂纸等。
清理施工现场，确保没有影响施工的障碍物和杂物。
2. 基层处理：清除混凝土梁表面杂质，用砂纸打磨平整，保证粘贴效果。
对于钢筋打断的部位，应进行修复和清理，以便于碳纤维布的粘贴。
3. 碳纤维布粘贴：根据测量结果，确定需要粘贴碳纤维布的位置和大小。
在需要粘贴的部位涂刷碳纤维胶，确保涂刷均匀，避免出现气泡。
将碳纤维布粘贴在涂有碳纤维胶的部位，用滚轮压实，确保碳纤维布与基层紧密结合。
4. 加固保护：在碳纤维布表面再次涂刷碳纤维胶，以保护碳纤维布并提高其强度。
在加固部位设置短钢筋，与原有钢筋焊接牢固，以提高整体加固效果。
5. 质量检测与验收：对加固后的混凝土梁进行质量检测，确保加固效果符合要求。
提供相应的验收报告，记录加固施工过程和检测结果。
以上是粘贴碳纤维的基本步骤，具体操作可能需要根据实际情况进行调整。
在进行施工时，应遵循相关的安全规定和操作指南，并确保所有工作符合相关的工程规范和安全标准。
碳纤维加固计算表格—国标GB50367-2013版
抗拉钢筋 配筋率
#VALUE! #VALUE! #VALUE!
1350 #VALUE! #VALUE!
3 0.030675
计算过 程
设计弯矩值 (KN.M)
二次受力
截面宽度 b(mm)
截面高度h(mm)
截面有效 高度 h0(mm)
受压钢筋 边沿距a'
受拉钢筋 面积As
受压钢筋 面积 As'
1350
考虑 400
梁底计算纤维面积 相对界限受压
Af
区高度ξb
#VALUE!
0.517647059
加固后相对界 限受压区高度
ξfb
0.44
β1
εcu
0.8 0.0033
计算系数过程
1.20 1.30
ES 200000.00
原梁承载能力计算
加固后承载能力计 算
混凝土受压区高 度x
#VALUE!
抵抗弯矩值 Mu
#VALUE!
混凝土受 压区高度 #VAxLUE!
#VALUE!
#VALUE!
ξ= #VALUE!
ξ'=
计算系数 α1
混凝土受 压区高度
x1
混凝土受 压区高度
二次受力
初始弯矩 (KN.m)
粘贴纤维类型
纤维厚度
先预输入 纤维 层
tf (mm) 数 nf
考虑
50 高强度Ⅰ级碳布 0.167
3
结论区
混凝土受压区 高度x(mm)
纤维计算 折减系数
ψf
加固前弯 矩计算值
(KN.m)
加固后抵抗弯矩 值(KN.m)
加固弯矩 提高系 数％
抗拉计算 纤维宽度
碳纤维布加固梁及钢板加固梁节点构造详图
采用MIDAS软件分析碳纤维加固钢筋混凝土梁
采用MIDAS软件分析碳纤维加固钢筋混凝土梁?采用MIDAS软件分析碳纤维加固钢筋混凝土梁奉江,肖光辉(四川南充水利电力建筑勘察设计研究院,四川南充637000)【摘要】结合”5?12”兰成渝输油管道龙潭河桥的震后的检测与加固工程,应用桥梁结构有限元分析软件MIDAS,建立有限元分析模型,对该桥进行了粘贴碳纤维布加固设计模拟分析,从而提出了加固设计方案.为今后类似桥梁加固的研究与设计提供了有益经验.【关键词】桥梁加固;碳纤维布;抗弯极限承载力;有限元【中图分类号】TU746.3我国自20世纪80年代起开始,公路建设事业步入了高速发展时期,建设了大量各类桥梁,目前公路桥梁总数已突破57×10座,成为仅次于美国的世界第二桥梁大国.在我国目前的众多桥梁中,因构件老化,实际荷载提高,环境腐蚀及洪水,地震等各种原因,结构构件出现损伤,承载能力降低的旧危桥占相当比例.这些桥梁迫切需要进行桥梁检测,维修加固,才能够适应最新荷载,继续提供通行能力¨J.按旧标准设计建造的桥梁,设计荷载标准偏低,桥面宽度狭窄.随着服役时间推移和交通运输事业的持续蓬勃发展,面临的桥梁养护管理工作任务也日趋艰巨,客观上对桥梁检测,评价,维修加固和养护管理等技术提出了更高的要求.近年来,桥梁加固越来越受到全球的高度重视,被提到刻不容缓的议事日程上来.桥梁建设的重点已经从新桥建设转移到旧桥的加固和改造方面.根据旧危桥的结构体系,病害状况,桥梁环境等综合条件的不同,桥梁的加固方法有多种选择.和配筋加固法,体外预应力加固法,粘贴钢板(筋)按结构和施工方法的不同, 目前国内外主要采用的加固方法有7种:桥面补强层加固法,增大截面加固法,改变结构受力体系加固法,锚喷混凝土加固法,增设构件加固法,增加辅助横梁加固法,粘贴碳纤维布(板)加固法.对于一座旧危桥梁的加固设计应经过系统,反复的设计方案比选来选取在经济,效果,工期,美观等综合指标较高的加固设计.在各加固方法中,碳纤维材料由于其良好的物理,化学性质和工程应用性能,具有巨大的应用前景.1龙潭河桥震害表现龙潭河桥位于甘肃省康县阳坝镇附近,竣工于2000年,是一座3×20m钢筋混凝土简支T梁桥,桥宽8.5m,桥面连续,桥梁全长75m.T梁梁高1.3m,单跨共5片.下部为钢筋混凝土双圆柱式墩,扩大式桥墩基础,重力式U型台.设计荷载为汽一2O,挂一100.桥位处于地震基本烈度Ⅶ度区, 桥头,桥位分别指向广坪,阳坝.桥型图见图1,桥面横向布置图见图2.2008年”5?12”汶川大地震中,龙潭河桥受到严重损【文献标识码】B伤,震后第一时间对其进行了检测与评估.检测工作内容主要包括:超声回弹法综合法探测构件混凝土强度,裂缝检测,桥梁各部位几何测量,构件及联结部位损伤等….检测与评估综合结论:受地震作用影响,桥跨结构梁体出现开裂和裂缝发展,对桥梁承载力产生不利影响;经分析计算,梁体实际极限抗弯承载力为2033kN?m,而在原设计荷载汽一20,挂一100作用下,梁体需达到的极限抗弯承载力为2240kN?m,即该桥已不能满足原设计承载要求.图1龙潭河桥桥型图图2龙潭河桥桥面横向布置图(单位:em)2粘贴碳纤维布加固估算2.1桥梁荷栽标准该桥设计,建造于2000年前,原设计”汽一20,挂一t00”桥梁荷载现已废止,荷载标准可相当于《公路桥涵通用设计规范》(JTGD60—2004)中的公路一Ⅱ级[23,由《公路桥涵通[定稿日期]2011—03—25[作者简介]奉江(1970～),男,工程师,长期从事工业与民用建筑建筑,结构设计工作.四JIl建筑第31卷5期2011.10l8l用设计规范》,本桥对应的荷载标准值为:q=7.875kN/m, Pk:240kN.2.2原桥主梁结构设计计算基本参数T梁梁肋宽度:b=180mm;T梁截面高度:h=1300mm;T梁截面如图3.2.3原设计材料参数受拉钢筋:8根,直径为32him,受拉筋抗拉强度设计值fd=280.00N/mm;受拉钢筋面积A=6432mln;受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离n=114mm;受压钢筋面积为0;受压钢筋合力点至截面近边缘的距离.:取为4o.00ITlm.混凝土:强度等级为C30,轴心抗压强度设计值f=13.8N/ram;轴心抗拉强度标准值f【k=2.01N/mm;轴心抗拉强度设计值.:1.39N/ram.圈3龙潭河桥主梁几何尺寸2.4碳纤维材料及粘贴专用胶采用13本东丽碳素纤维制造公司生产的UT70—30型号碳纤维布的力学性能指标作为计算参考.设计厚度0.167 mill;弹性模量Ef≥2.01X10’MPa;极限抗拉强度ff≥3000.00MPa.按T梁腹板底粘贴2层进行试算J.2.5粘贴碳纤维加固面积估算梁底碳纤维片材的截面面积A=60.12mm;考虑二次受力,加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M=852 kN?m.该弯矩由加固前桥跨结构本身恒载引起.加固前构件在初始弯矩作用下,截面受拉边缘混凝土的初始应变8:0.0002;考虑二次受力影响,混凝土小于C50,s=0.00033.求解得:8f=0.047,=68mm;≤o=8O Inn,加固后极限抗弯承载力M=2413kN-m,估算满足原设计要求.3龙谭河桥碳纤维抗弯加固的有限元模拟计算分析MIDAS是一种三维空间有限元分析软件,通过三维建模分析,可以不用像二维程序那样计算横向分布系数,建模及后处理更加直观.通过在有限元库中加入各种非线性因素, 结合施工阶段,时间依存性,集合非线性等结构分析理论,能够计算出准确和切合实际的分析结果.MIDAS与其他有限182元分析软件一样,主要包含前处理(PreprocessingMode),求解器(Solver)和后处理(Post—processingMode)三个基本模块.建模过程中的输入工作均在前处理模式完成,而荷载组合,反力,位移,构件内力,应力等分析结果的查看和整理工作则都在后处理模式中进行.后处理模式中对分析结果提供图形和文本两种形式,以便可以对所有结果进行分析和验算.在本文的碳纤维有限元模拟中,采用MIDAS提供的平面应力单元(PlaneStressElement)来模拟,碳纤维的力学特性参数如厚度,宽度,弹性模量,剪切模量,抗拉强度及泊松比等可以在”材料”及”单元建立”选项中自行设置J.本文中选取4节点单元进行模拟.单元的自由度是以单元直角坐标系为依据,每个节点只具有x.y方向的线位移自由度.3.1T梁建模本桥为简支桥梁体系,采用T梁格法建立整桥单跨主梁分析模型.该方法的基本原理:用等效梁格代替桥梁上部结构,将分散在T梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向梁格内.理想的刚度等效原则是:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时, 两者的挠曲将是恒等的,并且每一梁格内的弯矩,剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力.由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异,这种等效只是近似的,但对一般的设计,粱格法的计算精度是足够的J.整桥单跨主粱T梁格法模型如图4.因模型在三维空间中建立,不需像二维模型那样计算横向分布系数.图4龙潭河桥单跨主粱MIDAS模型3.2碳纤维的模拟用平面应力单元单元来模拟T梁底粘贴的碳纤维布,通过自定义材料及截面功能输人加固设计所采用的碳纤维布的材料性能参数.通过设置节点间的边界条件来模拟碳纤维布与主梁钢筋混凝土的粘接.选用弹性连接选项中的刚性连接方式,将相应位置的碳纤维布单元节点与T梁节点相连接,来达到协调变形与位移,防止粘接失效与滑移破坏,如图5所示.图5碳纤维布单元节点与主梁节点连接3.3模型计算结果分析四川建筑第31卷5期2011.10结构边界条件,静力荷载与移动荷载,施工阶段定义等相应步骤完成后,即完成软件前处理阶段,可进行求解,进入后处理阶段查看分析结果.主要考察梁体挠度,截面弯矩及正截面抗弯,截面应力及梁体裂缝宽度等方面指标是否符合要求.(1)结构反力:支座最大反力为517.2kN.(2)挠度验算验算得跨中挠度值最大,为0.020m,符合规范中要求,~<//600=0.033m.梁体挠度结果输出如表1.表1截面最大挠度表节点荷载Dx(m)Dz(m)RY([rad])2cLCB2(最大)0.0()ooo0.0oOooO.0o68352cLCB2(最大)一0.00127—0.019800.oo04553cLCB2(最大)一O.oo129—0.01981O.Ooo3754cLCB2(最大)一O.oo130—0.01981O.OO02955cLCB2(最大)一O.o0135—0.01978O.O0o10102cLCB2(最大)一0.oo2610.O0o00一O.0o312最小挠度值出现在端支点截面,为0;最大挠度出现在跨中截面,为1.98em.(3)正截面抗弯验算该桥在公路一Ⅱ级荷载作用下主梁各截面产生的最大及最小弯矩如图6,跨中截面弯矩峰值为2286.3kN?m. Moment,CBCalhcLCB2/Mv4710131619222528,1∞4,%49525558616770737682g58891l∞1m n0de图6荷栽作用下主梁截面弯矩粘贴碳纤维布对龙潭河桥进行加固后,公路一Ⅱ级换算荷载效应下最大弯矩值为2285.8kN?m,而相应截面结构抗力弯矩值为2464.5kN?m,满足设计要求,加固提高幅度为21.2%.(4)截面应力验算荷载作用下主梁各截面最大应力如图7所示,其数值满足各材料容许应力要求.图7荷载作用下主梁各截面最大应力值4整桥加固设计方案在T梁腹板底粘贴2层碳纤维布,并沿腹板两侧向上翻折20em.因梁端至1/4跨径段梁体抗弯能力尚满足要求,故可不予加固,粘贴范围可选取1/5—4/5跨径段.针对此桥抗剪承载能力不足,采用在梁腹板粘贴碳纤维布u型箍方法加固,并在腹板两侧中部,上部水平粘贴压条以达到U型箍锚固效果.碳纤维布U型箍采用单层布,宽度20em,在梁两端至I/4跨径段,剪力效应较大,U型箍净距设置为20em;在1/4跨径至3/4跨径段,u型箍净距设为60 cm.碳纤维布压条宽度10em.用混凝土结构裂缝修补材料处理结构裂缝.其中对于梁体的裂缝处理,须在粘贴碳纤维布加固’前进行.处理措施:对于宽度小于0.15mm的裂缝,采用表面封闭法,用改性环氧胶泥适当加压刮抹以封闭裂缝,防止渗漏和避免钢筋锈蚀;对于宽度大于0.15mm的裂缝,采用自动低压渗注法,以恒定低压持续将裂缝灌注修补胶渗注入裂缝内.对于主梁局部混凝土蜂窝,麻面,凿除病害混凝土;对已锈蚀的钢筋除锈,用喷涂型阻绣剂防护,然后用具微膨胀性的环氧砂浆修补.将桥墩裂缝封闭处理后,在裂缝位置粘贴一层单位克重为1500g/m的碳纤维板;将接头断裂的横隔板凿出适当尺寸的矩形孔洞,侧面植筋后重新浇筑混凝土;拆除下沉,散裂的桥台锥坡,将坡底夯实处理后重新按原设计图施工;更换伸缩缝内变形,隆起的橡胶条.5结论本文在总结已有的粘贴碳纤维复合材料对桥梁进行加固的研究与应用的基础上,以”5?12”汶川地震后兰成渝成品油管线龙潭河桥的检测,评估与加固为工程实例,应用桥梁结构有限元分析软件MIDAS,建立有限元分析模型,对该桥进行了粘贴碳纤维布加固设计模拟分析,从而提出了加固设计方案.通过结合实际震后桥梁的检测与粘贴碳纤维加固工程研究,综合考虑其加固机理,材料特性,计算结果及施工特点等指标,可见在地震造成破坏这种特殊病害环境下, 粘贴碳纤维布对于钢筋混凝土桥梁进行抗弯加固是快速,便捷和行之有效的.这对于震后及时修复桥梁,保障交通”生命线”具有重要意义,为今后类似桥梁加固的研究与设计提供了有益经验.参考文献[1]刘来君,赵小星.桥梁加固设计施工技术[M].北京:人民交通出版社,2004[2]JTG1360—2004公路桥涵设计通用规范[s][3]吕伟荣.粘贴加固受弯构件正截面承载力性能研究[D].湖南大学,20o3[4]MIDAS/CIVILAnalysisforCivilStructures(联机手册)[M].MI—DAS.IT(Beijing)Corporation.2006[5]MIDAS/CIVIL技术资料_T梁梁格分析[M].MIDAS.IT(Bei—jing)Corporation.2007四川建筑第31卷5期2011.1Ol83。
碳纤维布(CFS)加固混凝土结构工法
FR-E3P：粘贴材料，保证碳纤维布与混凝土的 有效粘结及两者的共同工作。
常用胶粘剂及技术性能指标
表5
性能
FP-NS（春秋用） FE-Z（春秋用） FR-E3P（春秋用）
配合比
2:1
2:1
2:1
适用温度（℃） 15-25
碳纤维布(CFS) 加固混凝土结构工法
一、前言
混凝土结构的加固补强一直是建筑物维修
改造中重要的一环，其具体加固方法将直接影 响工程的经济性、施工进度。碳纤维布加固修 补结构技术是一种新型的结构加固技术，它是 利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土 表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。 碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修补的 研究始于80年代美、日等发达国家，我国起步 很晚，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究 中心引进开发了此项目，并在全国建筑加固与 鉴定第四届学术会议上获奖。
（三）定位、放线
根据设计图纸及施工前的再调查报告，对 粘贴碳纤维位置进行定位、放线工作。
（四）基层处理
1．用小锤、錾子等工具清除被加固构件表 面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土， 露出混凝土结构层，用清洗剂或专用清理工具 洗刷干净，清理干燥后用专用结构胶分层填 平。
2．标明裂缝位置，并按设计要求进行处 理，一般情况下用环氧树脂对裂缝进行灌缝和 封闭处理。
5．对重点结构的加固施工时，应对碳纤 维布和配套胶粘剂进行现场取样检验。
（七）表面防护
当需要做表面防护时，应按有关标准的规 定处理，并保证防护材料与碳纤维片材之间有 可靠的粘接。当采用抹水泥砂浆作防护时，应 在验收后作粘砂、拉毛处理。
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【图集】碳纤维加固梁底平面
碳纤维加固梁施工图采用平面注写方法绘制时，可分别绘制梁底和梁支座加固施工图。
梁底加固施工图中，应注写的内容包括：梁编号、原梁截面尺寸、碳纤维布层数及宽度、U 形箍宽度、轴线间距、分布长度和压条尺寸，并用粗虚线表示梁底碳纤维的范围示意。
见表3.2.2-1和图3.2.2（a）、图3.2.2（b）.
表3.2.2-1 碳纤维加固梁底平面注写方法注写内容
注：图3.2.2（a）碳纤维加固梁底平面注写方法示例
注：JKL1
注：图3.2.2（b）碳纤维加固梁底示意图
注：JKL3
注：JKL4
注：续图3.2.3（b）碳纤维加固梁底示意图。