预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究
碳纤维布加固钢筋混凝土梁的原理与施工技术探讨
四川建筑 第卷6期 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的原理与施工技术探讨杨 波(绵竹市建设工程质量安全监督站,四川德阳618200) 【摘 要】 碳纤维具有强度高、自重轻、施工方便、快捷、应用广泛等优良性能。
以某工程为例,介绍了碳纤维复合材料在结构构件加固中的计算方法、施工工艺等。
【关键词】 碳纤维复合材料; 混凝土结构; 加固技术【中图分类号】 T U74613 【文献标识码】 B [收稿日期]2009-02-16[作者简介]杨波(1974～)男,工程师。
在钢筋混凝土结构使用过程中,由于各种原因,经常会造成钢筋混凝土主体构件开裂。
对混凝土构件的裂缝可以采取多种方法进行补强加固,其中碳纤维布加固技术是新近发展起来的一种结构加固方法。
1 碳纤维加固结构构件技术原理碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、质量轻及耐腐蚀性好等特点。
加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要为碳纤维材料与配套树脂。
碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10倍左右,而弹性模量与钢材相当,某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至是钢材的两倍以上,且施工性能与耐久性良好,是一种很好的加固修复材料;配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂,前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量,而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体,并且共同工作,提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力,达到对结构构件进行加固、补强的目的。
2 加固工程概况某三层工业厂房,底层采用梁柱结构,主梁跨度为812m ,梁间距为6m,梁截面尺寸为250mm ×580mm;上层为砖混结构。
主梁采用预制钢筋混凝土梁,顶端通过预埋件与柱侧预埋钢板进行焊接。
混凝土强度等级为C25,当龄期达到60d 时对其进行取芯,强度代表值为2013M Pa,没有达到设计要求。
对其分析原因后,决定选择粘贴碳纤维布进行加固。
3 碳纤维布加固框架梁设计311 基本假定用碳纤维材料加固后,混凝土梁的极限承载力计算与普通混凝土梁有所不同,其基本假定为:(1)受拉区混凝土的作用忽略不计;(2)梁受弯后,混凝土、钢筋及碳纤维应变符合平截面假定;(3)碳纤维材料采用线弹性应力-应变关系:σcf =Ecfεcf 。
碳纤维布加固混凝土结构的原理与施工技术探讨样本
碳纤维布加固混凝土构造原理与施工技术探讨摘要: 粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面, 使两者共同工作, 提高构造构件（抗弯、抗剪）承载能力, 由此而达到对建筑物进行加固、补强目。
1.碳纤维布构造加固技术简介粘贴碳纤维构造加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑构造构件表面,使两者共同工作, 提高构造构件（抗弯、抗剪）承载能力, 由此而达到对建筑物进行加固、补强目。
碳纤维增强聚合物（carbon fibre reinforced poly-mer简称cfrp, 也称为碳纤维增强塑料）是由环氧树脂粘高抗拉强度碳纤维束而成。
使用碳纤维布加固具备如下几种长处：a、强度高（强度约为普通钢材10倍）, 效果好；b、加固后能大大提高构造耐腐蚀性及耐久性；c、自重轻（约200g/m2）, 基本不增长构造自重及截面尺寸；柔性好, 易于裁剪, 合用范畴广；d、施工简便（不需大型施工机构及周转材料）, 易于操作, 经济性好；e、施工工期短（本工程实例仅用一周）；因而, 碳纤维构造加固技术在混凝土构造方面已产生较大效应。
碳纤维加固技术合用于各种构造类型、各种构造部位加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等构造, 规定基层混凝土强度级别不低于c 15即可；此外, 砖砌体某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
2.碳纤维布加固原理用于建筑构造加固碳纤维材料具备优良力学性能, 其抗拉强度普通为建筑用钢材十几倍；但是, 碳纤维材料织成碳纤维布后, 其中各碳纤维丝很难完全共同工作, 在承受较低荷载时, 一某些应力水平较高碳纤维丝一方面达到其抗拉强度并退出工作状态, 以此类推, 各碳纤维丝逐渐断裂, 直至整体破坏。
而使用粘结剂后, 各碳纤维丝能较好地共同工作, 大大提高碳纤维布抗拉强度, 故碳纤维加固一方面必要使碳纤维布中碳纤维丝能共同工作, 因而粘结剂对碳纤维布加固起着核心作用, 它既要保证各碳纤维丝共同工作, 同步又保证碳纤维布与构造共同工作, 从而达到加固目。
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
预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的运用
预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的运用摘要：文章以钢筋混梁土板梁为例，分析了预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的具体应用。
阐述了钢筋混凝土建筑结构加固中常用的几种预应力碳纤维板加固施工方法，在预应力碳纤维板应用基础上，展开了钢筋混凝土建筑结构加固设计、加固检算、加固施工与验证试验，得出了应用预应力碳纤维板加固对恒载、活载以及梁体刚度所产生的影响，证实了预应力碳纤维板利于增强梁体受力性能的作用，可使钢筋混凝土建筑结构加固后达到规定荷载下的应用要求。
关键词：碳纤维板；钢筋混凝土结构；预应力加固加固钢筋土建筑结构的方法较多，其中体外预应力加固属于主动加固方式，是在结构本体上设置预应力筋以增强钢筋混凝土结构外在预应力，通过增大结构负向弯矩，增强结构受力性能，使之承载能力得到大幅提升。
为采用碳纤维材料粘贴在梁体结构表面能消除传统预应力筋易受环境影响腐坏的问题，可防止钢筋混凝土建筑结构变形并延缓结构开裂，在建筑结构加固中具有一定的应用优势。
1.预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的施工方法简述预应力碳纤维板施工方法主要有三种，一是反拱法，此方法是指在加固结构受拉面上利用黏结剂粘贴碳纤维板，再使用千斤顶住碳纤维板外部，将加固构件顶起且黏结剂凝固后再将千斤顶移除，此时碳纤维板便可产生一定预应力[1]。
此方法不易造成端部损坏，但存在预应力水平不高的缺陷，应用局限性较高。
二是外部反力架张拉法，需采用专用张拉器具张拉碳纤维片材，张拉器具提升同时张拉力保持恒定，再于加固构件受拉面粘贴碳纤维板，黏结剂完成凝固后再切断连接在张拉器上的碳纤维板，使之生成预应力。
此方法需使用自重较大的张拉设备，不适用于各种跨度的构件，施工操作相对复杂，且易造成端部损坏。
三是端锚加固法，此方法可将永久性锚具安装于加固梁上，碳纤维板可利用加固构件自身反力作用实施预应力张拉，之后再将之锚固于构件之上，此方法需采用专用锚具支架，可适用多尺寸构件，反力架伸缩范围对其限制较小，较为适用于现场施工。
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺本文通过介绍普通碳纤维片材粘贴混凝土梁的施工工艺，对比不同之处提出预应力碳纤维片材的粘贴方法以及注意事项，表明预应力碳纤维布虽可大幅度提高梁桥的整体强度和刚度，但是在施工环节较普通碳纤维复杂很多，需要施工人员重点掌握施工技巧。
标签：预应力CFRP片材单向纤维环氧树脂0 引言近些年来，由于在上世纪50～60年代的一些建筑物逐渐到了使用年限，并且一些新兴的建筑和交通设施由于各种原因出现问题，考虑到时间和经济效益的回收比例，原有的拆除新建规划方法不再适用，进而加固再利用体现出及其有益的作用。
加固方法很多，例如增大截面构件法，喷射混凝土加固法，体外预应力筋法，粘贴钢板法，粘贴碳纤维布法等等。
根据工程实际情况选择方法也不同，不过粘贴碳纤维布方法由于其施工时间段，见效快，费用低，照比传统加固方法优势明显，越来越被很多的工程人员优先选择。
1 普通碳纤维布（CFRP）粘贴工艺随着工程一次次使用和逐渐摸索总结，普通碳纤维布（CFRP）粘贴工艺已经日趋成熟和完善，大致可归结如下施工工艺：1.1 施工准备。
加固部位放线定位并拟订施工方案和施工计划。
1.2 混凝土表面处理1.2.1 应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。
1.2.2 被加固构件表面打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。
转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
并用修复材料将表面修复平整。
1.2.3 应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
1.2.4 表面打磨后，应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除，并保持干燥。
1.3 配制并涂刷底层树脂1.4 粘贴面找平处理1.5 碳纤维布剪裁1.6 配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂1.7 粘贴碳纤维材料1.7.1 粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭，确保粘贴面无粉尘。
1.7.2 混凝土表面涂刷结构胶，必须做到涂刷稳、准、匀的要求，即：稳，刷涂用力适度，尽量不流不坠不掉；准，涂刷不出控制线；匀，涂刷范围内薄厚较一致。
预应力碳纤维板桥梁加固技术研究
预应力碳纤维板桥梁加固技术目前，我国已逐步进入了混凝土结构的维修加固高峰期，60、70 年代建造的建筑、桥梁等结构物大多已步入需要维修改造加固阶段，80年代建造的结构也有一部分由于老化和使用功能的改变需要改造和维修，由于碳纤维加固法具有施工简便、耐久性好等优点，特别适合在各种混凝土梁板桥梁加固中使用，今后几年内用量将会大幅度增加。
一、预应力碳纤维板加固特点：传统的碳纤维布和粘钢加固属于被动加固，当桥梁结构破坏产生应力变形之后碳纤维布和钢板才能被张拉并发挥作用，具有一定的应力滞后性，起到的加固效果有限。
张拉碳纤维板是采用主动加固的办法，直接张拉碳纤维板并产生预应力保护钢筋混凝土桥梁。
1、与传统的碳纤维布加固相比，①碳纤维板材更适用于采用预应力加固方式，更能充分发挥碳纤维高强度作用；②施工方便，施工质量易于保证；③碳纤维板比碳纤维布易于保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用；④一层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。
2、与粘贴钢板或增大混凝土截面相比①抗拉强度是同等截面钢的7-10倍；②自重轻、易使用，作业轻松且不需大型机械设备；③与钢材相比有较强的耐腐蚀性和耐久性；④补强后基本不改变构件的形状与重量。
二、预应力碳纤维板桥梁加固施工流程：施工步骤：a、施工准备；b、混凝土表面处理；c、在安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置按照设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；d、螺杆固化达到设计强度后开始安装张拉端和固定端钢构件；e、在碳纤维板和梁底接触面上涂抹粘结剂，锚具底板和梁底接触面上涂抹粘结剂；f、安装碳纤维板；g、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；h、张拉完毕后，在碳纤维板和锚固构件上涂刷一层保护涂料或饰面漆。
;碳纤维板主要施工流程2.1 施工准备1、搭设施工支架、主要材料进场根据现场条件搭设适于施工的施工支架。
使用的碳纤维板材料应为桥梁加固专用材料。
2、施工放样在加固的梁表面按照设计图纸放样，确定碳纤维板和两端锚具位置。
碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用研究
碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用研究摘要：碳纤维布是一种轻质坚固、抗拉性能极其优良的复合型材料。
目前，使用碳纤维布加固技术在我国广泛研究，拥有成熟的理论支持，在工程应用上也很广泛。
碳纤维布作为土木领域加固的常用手段，本文主要通过改变碳纤维布的粘贴方式、粘贴层数、桥梁混凝土柱的长短、形状等因素进行对比模拟实验，较为详细的探究碳纤维布在桥梁混凝土加固中的作用和应用。
关键词：桥梁；碳纤维布；柱加固；应用1、前言现代建筑主要有桥梁钢筋混凝土建造而成，高层建筑和大跨度桥梁都与混凝土有密不可分的联系。
但是，对于实际工程而言，那些处于极端、复杂环境下的桥梁钢筋混凝土结构的强度会随时间而发生改变。
日积月累的损伤使桥梁钢筋混凝土结构更容易发生构件的疲劳破坏、变形、裂缝等，从而导致桥梁钢筋混凝土整体的承载性能的下降。
除了时间和环境因素，混凝土结构的性能还容易受到突然性的破坏力或是自然灾害的影响。
如果混凝土的损伤不大，便可以不用重建，只需要使用一定的修复加固措施到达相关要求即可。
因此建筑结构的加固改善成为市场越来越受欢迎加固修复措施，既可满足、耐久性、适用性等安全要求，又能节省二次重建的成本。
所以对于碳纤维布加固的研究是有重要价值的。
2、碳纤维布加固桥梁混凝土柱轴心受压分析2.1 桥梁钢筋混凝土轴心受压承载力理论分析荷载的作用线与构件截面形心轴线重合的构件成为轴心受压构件。
在实际工程中，理想的轴心受压构件并不存在，但是在设计多层多跨建筑中的内柱和屋架的受压腹柱等以恒荷载为主的构件时，计算时大多近似简化为轴心受压构件。
根据箍筋配置的不同，轴心受压构件又可以分为普通箍筋和配置间距比较密集的螺旋箍筋，本文所采用的是配置普通箍筋。
2.1.1长细比根据构件长细比的不同，轴心受压构件在构件的尺寸可分为两种杆件，一种是短构件，另一种是中长构件。
一般而言，将两者称为短柱和长柱。
或（1）—构件的长细比—构件的计算长度—矩形构件截面宽度—圆形截面构件的截面回转半径对轴心受压构件而言，一般圆形截面和矩形截面则称之为短柱；一般圆形截面和矩形截面则称之为长柱。
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法
预应力碳纤维板加固桥梁施工工法预应力碳纤维板加固桥梁施工工法一、前言在桥梁使用的过程中，由于荷载和自然环境的影响，桥梁的结构逐渐老化和损坏，因此需要进行加固和修复工作。
预应力碳纤维板加固工法是一种新型的加固方法，具有很高的强度和韧性，可以提高桥梁的承载能力和使用寿命。
本文将详细介绍预应力碳纤维板加固桥梁施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点预应力碳纤维板加固工法具有以下特点：1. 高强度：预应力碳纤维板具有很高的抗拉强度和韧性，可以有效增加桥梁的承载能力。
2. 轻质化：相比传统加固材料，预应力碳纤维板重量轻，不增加桥梁自重，并且易于搬运和安装。
3. 耐久性：预应力碳纤维板具有很好的耐久性，可以防止桥梁因为老化和损坏而失去承载能力。
4. 施工速度快：预应力碳纤维板加固工法工艺简单，施工速度较快，可以减少对桥梁使用的影响。
三、适应范围预应力碳纤维板加固工法适用于各种类型的桥梁加固工程，包括公路桥梁、铁路桥梁、高速公路桥梁等。
适用于各种桥梁结构形式，如梁式桥、刚构桥、拱桥等。
适应于不同程度的桥梁损伤和老化情况，可以实现局部加固或整体加固。
四、工艺原理预应力碳纤维板加固工法通过施加预应力来提高桥梁的受力性能。
在施工过程中，首先对桥梁进行损伤评估和设计计算，确定加固方案。
然后，根据加固方案制作预应力碳纤维板，并根据桥梁结构进行定位和固定。
最后，施加预应力，使碳纤维板与桥梁产生紧密的黏着力，并使桥梁产生初应力。
五、施工工艺预应力碳纤维板加固桥梁的施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 损伤评估和设计：对桥梁进行现场勘察和结构检测，评估损伤情况，并根据评估结果进行设计计算，确定加固方案。
2. 材料准备：制作预应力碳纤维板，并进行质量检验，确保材料符合要求。
3. 桥梁准备：清理桥梁表面，除去锈蚀和沉积物，保证碳纤维板与桥梁的黏接质量。
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鉴定・加固・改造预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究魏宏强(广州珠江房地产开发中心 广州 510630)张 原(华南理工大学建筑学院 广州 510640)黄小许(华工大特种公司 广州 510640) 摘 要:对碳纤维布施加预应力的工具进行了对比和分析,在试验基础上,摸索出一套简单实用的可以应用于实际工程的预应力施加工具。
试验结果表明,试验方法简单有效。
关键词:碳纤维布 预应力 加固COMPARISON BETWEEN CONSTRUCTION PR OCE DURES FOR CONCRETEBEAMS REINFORCE D WITH PRESTRESSE D CFRP SHEETSWei H ongqiang(G uangzhou Zhujiang Real Estate Development Center C o.Ltd G uangzhou 510630)Zhang Y uan(Architectural C ollege ,S outh China University of T echnology G uangzhou 510640)Huang X iaoxu(S pecial Engineering C ompany of S outh China University of T echnology G uangzhou 510640)Abstract :The prestressing tools for the carbon fiber rein forced polymer (CFRP )sheets are compared and analyzed.And a set of suitable prestressing tools for CFRP sheets has been developed based on the experiment.The experiment result shows that the test method is simple and efficient.K eyw ords :carbon fiber rein forced polymer sheets prestress rein force第一作者:魏宏强 男 1977年4月出生 硕士收稿日期:2005-01-200 研究的背景及意义随着生活水平的提高,人们对建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求不断提高,同时由于建筑物使用性能的改变、荷载变化、结构部分损坏以及设计与施工缺陷造成的质量隐患等,需对建筑物进行补强加固处理。
多数情况下,采用碳纤维布加固混凝土结构比其他加固方法更有优势,它具有高强高效、施工便捷、耐久性耐腐蚀性好、热膨胀系数低、适用面广、自重轻、不增大结构尺寸等优点[1],因此,研究碳纤维布加固混凝土结构技术具有重要的工程应用价值。
但是在碳纤维布的理论研究和实际工程应用中,逐渐发现碳纤维布加固有其固有弊端:1)强度不能充分发挥,加固效率不高。
钢筋的极限应变取0101,碳纤维布应变值近似于0101(略去碳纤维布的厚度),只占碳纤维布极限应变的10%～20%,碳纤维布的高强特性没有得以充分利用。
2)二次受力对加固效果的影响。
进行加固的结构一般已经承受一定的初始荷载,加固前,原构件截面就会在所承受的截面内力下处于某个初始应力应变状态。
普通碳纤维布没有考虑初始荷载对构件产生的应变,加固效果偏不安全。
对碳纤维布施加预应力后进行加固,可以有效地提高碳纤维布的利用率,同时预应力可以约束混凝土裂缝的过早出现,有利于提高构件的抗剪承载力。
由于预应力抑制构件裂缝过早出现,又可以避免在裂缝处出现应力集中而引起碳纤维布在裂缝处出现剥离现象。
1 碳纤维布的预应力施加方法对碳纤维布施加预应力,首先要选用张拉工具。
在对碳纤维布施加预应力后,需要在其上涂刷建筑胶,然后粘贴到梁底。
因此预应力碳纤维布的施工工艺和预应力钢筋的施工工艺不同:这种工艺不仅考虑张拉,同时还要考虑涂刷建筑胶,先张拉后粘贴,张拉后利用建筑胶和混凝土之间的粘09 Industrial C onstruction V ol 135,N o 111,2005工业建筑 2005年第35卷第11期结力锚固碳纤维布,类似于先张法预应力混凝土施工;在已经浇筑好的试件上对碳纤维布施加预应力,待建筑胶固化后放松张拉工具,类似于后张自锚法预应力混凝土施工。
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺和普通碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺不同,预应力碳纤维布加固粘贴工艺的要求更高,对碳纤维布施加预应力后,梁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性质,对夹具也有特殊的要求。
目前,预应力碳纤维布加固方法:1)利用传统的体外预应力施加技术,首先使结构产生一个反向的变形,在结构恢复变形过程中,碳纤维被拉伸,产生预应力。
预应力大小根据弹性力学原理计算[2]。
这种方法简单易行,但是不容易控制预应力的大小,并且计算出的预应力值不准确(因为计算的假定是弹性理论,而混凝土产生一定变形后刚度减小),同时预应力不能够施加太大,如果反拱太大,混凝土梁的受压区容易产生裂缝,破坏梁的刚度,降低承载能力。
2)另一种预应力施加方法,是在碳纤维布粘贴到混凝土梁上之前先对其施加预应力(类似于预应力钢板加固的原理)[3]。
这种方法是将钢板(反力装置)用螺栓固定在混凝土梁上,此时,梁端部承受的剪力最大,固定钢板的螺栓对梁本身有一定的损伤,不利于抗剪。
以上两种方法的预应力施加工具比较简单,但是施工工艺相对比较复杂。
3)另外一种施工工艺相对简单,但仅在实验室内操作比较方便[4]。
这种方法是将预应力施加工具固定,对简支梁进行试验,施工方法和试验方法相对进行了简化,操作比较容易,如果实际应用还需要改进。
4)国外也较早进行了试验研究,试验工具比较简单,操作方法也简单易行[5]。
不过预应力施加工具仍以固定形式进行试验,加固时将混凝土梁反放,粘贴碳纤维板的操作可以进行一定的简化,以方便施工。
其目的只是进行理论上的研究。
从目前的试验方法看,预应力施加方法都是以实验室内试验为主,没有考虑实际操作的可行性,都是采用某种张拉措施对碳纤维布施加预应力,以方便碳纤维布的粘贴。
2 本试验中的预应力张拉工具在对碳纤维布施加预应力值后,需要在其上涂刷建筑胶,然后粘贴到梁底。
因此预应力碳纤维布的施工工艺和预应力钢筋的施工工艺不同,类似于先张法预应力混凝土施工;同时又类似于后张自锚法预应力混凝土施工;预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺与普通碳纤维布加固钢筋混凝土梁的施工工艺不同,预应力碳纤维布加固粘贴工艺的要求更高,对碳纤维布施加预应力后,梁的粘贴表面要求平整,而普通碳纤维布加固曲面也可以粘贴。
在以往经验的基础上,作者摸索出一套适宜的预应力施加方法,借助于框架梁端柱作为反力支座,同时还要在碳纤维布和梁底之间有一定的工作空间用于涂刷建筑胶,然后在建筑胶终凝前能够使碳纤维布和梁底充分接触,能够粘贴到梁底。
考虑到对碳纤维布施加预应力后,其张拉很紧,如果用一般的夹具在两端夹住碳纤维布施加预应力,因夹具本身具有一定的厚度,当施加的预应力较大时,夹具厚度h也较大,在夹具端部的碳纤维布由于距混凝土梁底高度为hΠ2,不能够完全粘贴到梁底;同时在碳纤维布的两端要求有一定的锚固长度,一般锚固长度越长越安全,否则碳纤维布在释放预应力时在两端可能会发生剥离破坏,同时在构件承受荷载时也可能因锚固长度不够而发生锚固破坏。
为了能够在满足粘贴碳纤维布施工工艺要求的同时还能够满足锚固长度的要求,需要把碳纤维布设计成环形,将预应力夹具(以后简称夹具)放在下面,这样就不用考虑夹具厚度对工艺的影响,同时还能够使碳纤维布和梁底充分接触(图1、图2);夹具中间段可以重复使用。
1-混凝土梁;2-施加预应力碳纤维布;3-碳纤维布端部的夹具;4-对CFRP施加的预应力图1 张拉示意一图2 张拉示意二 两根柱子用于辅助施加预应力;同时也模拟实际情况,根据实际情况设计施工工具,使施工工具在模拟实际情况下进行试验,具有较强的实用价值。
预应力施加工具可以放在柱子里面,也可以放在柱子外面。
因为试件尺寸的限制,考虑到放在柱子里面,碳纤维布的粘贴长度还要扣除预应力施加工具的尺寸,可能会导致锚固长度的不足。
本试验按照预应力施加工具放在柱子外面设计和试验,水平千斤顶对碳纤维布施加预应力,竖直千斤顶对整个装置向上顶升。
为了减小张拉装置重量,顶升千斤顶用顶升螺栓代替。
3 碳纤维布粘贴方法311 应用碳纤维布加固混凝土梁施工方法第1步:准备加工好的碳纤维布(在梁底粘贴的碳纤维布和U形箍碳纤维布)、建筑胶、量桶、搅拌桶、丙酮、排刷、隔离布、预应力施加工具、泡沫板、夹板、垫板、铁丝、支撑和其他工具。
其中隔离布、泡沫板、垫板、夹板按照梁宽和梁长裁成合适的尺寸。
19预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺对比研究———魏宏强,等第2步:将要加固的混凝土表面打磨掉1～2mm 厚的浮浆层,露出密实的混凝土砂浆层;同时在需要粘贴抗剪U 形箍的位置打磨混凝土。
第3步:在粘贴碳纤维布前,用丙酮将梁底和碳纤维布洗刷干净,保证粘贴质量。
第4步:将张拉工具固定到位,对位准确,同时在两侧柱的侧面标出刻度(开始施加的预应力值较小时,可以目测控制同步顶升),以方便顶升螺母同时顶升;同时有专人配置调和建筑胶。
第5步:将碳纤维布固定在张拉装置上,用夹具夹牢,尽量保持夹具施加压力的均匀性,并施加一定的张拉力以稳定张拉工具(不要过大,以免顶升时摩擦力大,顶升困难,同时会造成过大的负弯矩,对试件造成破坏)。
张拉施加预应力的值达到1Π2时(或者小于1Π2),开始在梁底和碳纤维布上均匀涂刷一层建筑胶,再顶升到梁底(图3)。
a -碳纤维布张拉后涂刷建筑胶前;b -在梁底涂刷建筑胶;c -向上顶升图3 预应力碳纤维布张拉顶升施工 第6步:在碳纤维布底面均匀涂刷一层建筑胶(加工成型的碳纤维布不用该工序),用平整的模板(夹板)和木支撑把碳纤维布顶压紧,并且在碳纤维布和模板之间放一层隔离布,防止两者粘贴在一起,隔离层下铺一层泡沫层,消除因梁底不平整引起的粘贴不牢;当建筑胶被挤压出时,支撑顶压到位(图4)。
图4 用方木支顶到位 第7步:在建筑胶凝固后(一般2d ),将支撑拆下,粘贴抗剪U 形箍。
建筑胶达到一定强度后,拆下张拉装置,剪掉多余的碳纤维布,同时注意留足够长的碳纤维布做锚固,必要时锚固段留到柱子上(由于加工过的碳纤维布比较硬,较难弯折,锚固到柱子上不理想)。
312 注意事项1)要求混凝土梁底表面平整,不仅要求露出密实的混凝土层,同时打磨时要尽量消除凸凹不平,否则碳纤维布在施加预应力后,张拉很紧,粘贴时难以保证完全和梁底接触。