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结构加固中碳纤维材料的运用方法

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利用碳纤维材料为主要原料的碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术。始于20世纪80年代美、日等发达国家,我国起步较晚,发展较快,建筑领域从80年代后半期开始把它作为钢筋、预应力混凝土钢材的替代材料加以研究,并作为预应力混凝土桥梁的张拉材料、建筑物的外墙材料、既有结构物的加固材料等加以利用,已经产生较大的经济效益。

1、碳纤维材料结构加固适用范围碳纤维材料适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、烟囱、筒体、壳体等结构;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。

具体说来可以但不限制于:利用碳纤维加固公路桥敦结构、对既有钢筋混凝土烟囱的加固;构件抗弯加固、梁柱构件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿断裂加固、砌体的抗震加固、承载力不足加固、楼宇增层加固、框架柱轴压比超限加固、楼板开裂加固、剪力墙开洞加固、楼面荷载增大加固、桥梁断裂、旧桥大修加固和水塔加固等等。

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2、碳纤维材料结构加固施工过程中的技术特点碳纤维比重小,施工便捷,加固以后不影响外观和自重。碳纤维比重只有钢铁的1/4,厚度小于0.5mm,可以在基本不增加原结构自重及截面尺寸的状况下,发挥强大的补强加固效果。补强功能全面,耐久性能好,还有优良的抗紫外线及抗环境老化性能。

3、碳纤维片材加固修复混凝土结构规范采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴十构件表面,使碳纤维片材承受拉力,并与混凝土变形协调,共同受力。

4、碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固:在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固,纤维方向与加固处的受拉方向一致;采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固,纤维方向宜与构件轴向垂直;采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固,纤维方向与柱轴向垂;当有可靠依据时,碳纤维片材也可用十其它形式和其它受力状况的混凝土结构构件的加固;

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采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应按国家现行有关标准采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算;钢筋和混凝土材料,根据检测得到的实际强度,按国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标;碳纤维片材应根据构件达到极限状态时的应变,按线弹性应力应变关系确定其相应的应力;碳纤维片材应取生产厂提供的不小于95%保证率的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值;

当采用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固时,应考虑加固后对结构中其它构件或构件的其它性能可能产生的影响;采用粘贴碳纤维片材进行结构加固时,宜卸除作用在结构上的活荷载。

如不能在完全卸载条件下进行加固,应考虑二次受力的影响;在受弯加固和受剪加固时,被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应低于Cl5.采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时,混凝土强度等级不应低于C10

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