碳纤维材料在混凝土受弯构件加固中的应用分析.pdf
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1、 2 0 1 6年 2月 第 4 4卷 第 1期( 总第 2 4 2期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Feb 2 0 1 6 Vo 1 4 4 No 1 ( S e r No 2 4 2 ) 碳纤维材料在混凝土受弯构件加 固中的应用分析 Ap pl i c a t i o n Ana l y s i s of Ca r bo n Fi b e r M a t e r i a l s i n t he Re i nf o r c e d Co n c r e t e Fl e x ur a l 王 帅坤 , 孙文 海 ( 中国 电力工程 顾
2、 问集 团 东北 电力设计 院有 限公 司, 长春 1 3 0 0 2 1 ) 摘 要 : 介绍 了碳 纤维 对梁及板的加固 , 通过对 C E C S 1 4 6 2 。 ( 】 3 碳纤 维片材加 固混凝 土结 构 中技术规程 中的公 式进 行编程计算 , 分析 了影 响碳 纤维材料对梁板构件受 弯和受 剪承载力提 高的主要因素 , 指出梁的高宽 比、 受拉钢 筋 配筋率及碳纤维 厚度是影响受 弯承载力的 主要 因素 ; 而受剪承 载力与影 响因素多 为线 性关系 , 且条带 宽度与条 带净 间距 的 比值越大 , 受剪 承载力提高的越多 。 关键 词 : 碳纤维 ; 受弯承载力 ; 受
3、剪承载力 ; 加 固 Ab s t r a c t : Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e d c a r b o n f i b e r o n t h e r e i n f o r c e m e n t o f b e a m a n d s l a b,a c c o r d i n g t o t h e me t h o d o f pr og r a mmi n g c a l c u l a t i on o f f o r mul as i n CECS 1 46 - 2 003 Te c hni c a l s pe c i f
4、i c at i on f or s t r e ngt he ni ng c o nc r e t e s t r uc t ur e s wi t h c a r bo n f i b e r r e i nf o r c e d po l y me r l a mi na t e,a na l yz es t he i nf l ue nc e of c a r b on f i be r mat e r i al o n t he b e n d i n g b e a m s l a b s t r u c t u r e a n d t h e ma i n f a c t o r
5、 s o f s h e a r b e a r i n g c a p a c i t y i n c r e a s e P o i n t s o u t t h a t t h e b e a m a s p e c t r a t i o, s t e e l r e i n f o r c e me n t r a t i o a n d t h e t h i c k n e s s o f c a r b o n f i b e r a r e t h e ma i n f a c t o r s a f f e c t i n g f l e x u r a l b e a
6、r i n g c a p a c i t y; An d t h e s h e a r b e a r i n g c a p a c i t y a n d i n f l u e n c i n g f a c t o r s f o r l i n e a r r e l a t i o n s h i p,a n d s t r i p wi d t h a n d s t r i p t h e ne t s pa c i ng r a t i o,t he g r e a t e r t he s he ar be a r i ng c a pa c i t y i nc r
7、e a s e Ke y wo r d s: c a r b o n f i b e r ; f l e x u r a l b e a r i n g c a p a c i t y; s h e a r b e a r i n g c a p a c i t y; r e i n f o r c e me n t 中图分类号 : TU5 9 9 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 6 ) O 1 0 0 3 6 0 3 随着环保要求的 日益严格 , 电厂更换循环水泵 房中桥吊, 化学水处理室增加新装置等, 都会对原有 建 ( 构 ) 筑 物进
8、行加 固改 造 。混凝 土结 构 的加 固改 造 方法有很多, 其中碳纤维复合材料加 固法是现今最 重要 也是 最 常用 的加 固方法 之一 。碳 纤 维是一 种 含 碳 量在 9 5 以上 的高强度 、 高模量 的新 型纤维材 料 , 如今 已广泛应用于各种工业及民用建筑结构的 加固项 目中。 碳纤维加固技术具有应用范围广 、 施工 简便等特点, 可 以有效对混凝土结构因设计 、 施工失 误 , 材料质量不符合要求 , 结构荷载增加 , 使用功能 改变 , 因火灾、 水灾、 风灾 、 地震等灾害遭到损伤的结 构和构件进行加 固、 改造 。 碳纤维加固法可 以对混凝土结构 中的受弯 、 受 压
9、、 受拉构件进行加 固, 其 中对混凝土受弯构件的加 固应用最多, 可以有效地提高受弯构件 的承载力 , 减 小挠度 , 最高可达 4 0 。本文将应用 C E C S 1 4 6 2 0 0 3 ( ( 碳纤维片材加 固混凝土结构技术规程 中给出 的计算公式对受弯构件进行对 比计算 , 找 出影响受 弯构件碳纤维加 固的主要因素 。 1 碳纤维对 梁的加 固 1 1 梁下 碳纤 维对 受弯承 载 力的影 响 提高梁受弯承载力的主要方法为在梁底沿着梁 轴 线粘 贴碳纤 维布 , 碳 布 宽度多 与梁 同宽。采用 C E C S 1 4 6 2 ( ) 0 3中公 式 4 3 2 一 l至 4
10、3 2 - 5进 行 计算 , 计算方法为编程计算 , 通过计算对梁的截面尺 寸、 配筋率 、 混凝土强度 、 碳纤维属性对受弯承载力 的影 响进 行分 析 。 1 1 1 截 面 尺寸 的影 响 假设梁 的纵筋采用 HRB 4 0 0级 , 受拉区配筋面 积为 1 5 2 0 mm , 受压 区配筋 面积为 1 0 6 8 mm , 混 凝土强度等级为 C 3 0 , 梁宽为 3 0 0 r n m, 梁底贴有 2 层 0 1 6 7 mm厚的碳纤维布 , 碳布宽度与梁宽相 同, 通过编程计算得到被加 固构件不 同梁高下受弯承载 力提高水平见表 1 。 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 9
11、 1 l 作者简介 : 王帅坤( 1 9 8 8 ) , 男, 工程 师 , 从 事火力发 电厂土建结构设计工作 。 3 6 2 0 1 6年 2月 第 4 4卷 第 1 期 ( 总第 2 4 2期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Fe b2 0 1 6 Vo 1 4 4 No 1 ( S e r No 2 4 2 ) 从表 1中可 以发现: 碳纤维材料对弯矩的提高 值随梁高度的增加而增加 , 即越高的梁弯矩提高值 越大。梁的高宽 比在 1 3 3 2 3 3时弯矩提高率较 大 , 过高或过低的高宽 比都会使承载力提高幅度减 小 , 说
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