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碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土構(gòu)造技能
這些年,大家對(duì)構(gòu)造的安全性,運(yùn)用性和耐久性請(qǐng)求不斷增強(qiáng),對(duì)現(xiàn)有構(gòu)造的保護(hù)和修理加固引起了工程界的廣泛注重。有許多的要素會(huì)縮短現(xiàn)有構(gòu)造的運(yùn)用壽命如物理老化,化學(xué)腐蝕,社會(huì)需求的變化,規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步級(jí),這些呈現(xiàn)問(wèn)題的修建物,當(dāng)實(shí)際情況不答應(yīng)推倒重建時(shí),則只能采納適當(dāng)?shù)募寄艽胧?duì)其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。
跟著資料科學(xué)的開展,纖維資料于土木工程中的運(yùn)用變成國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),纖維資料中的碳纖維用于加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土構(gòu)造有著其本身的技能優(yōu)勢(shì)：高效高強(qiáng)（能夠充沛的利用其高強(qiáng)度,高模量的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)步構(gòu)造及構(gòu)件的承載力和延性,改進(jìn)受力功用,到達(dá)高效加固的意圖）,耐腐蝕性及耐久性（碳纖維資料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)）,不添加構(gòu)件的自重和體積（碳纖維質(zhì)輕而?。?運(yùn)用面廣（碳纖維是一種柔性資料,且能夠恣意裁剪）,便于施工（無(wú)需大型的施工機(jī)械,占用場(chǎng)地少,無(wú)濕工作）。碳纖維布已廣泛運(yùn)用于鋼筋混凝土構(gòu)造的梁板柱的加固補(bǔ)強(qiáng),并由國(guó)家工業(yè)修建診斷與改造工程研究中心主編,在總結(jié)這些年國(guó)內(nèi)各高校和科研單位的研究成果以及各規(guī)劃,施工單位選用碳纖維布進(jìn)行構(gòu)造加固的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參考國(guó)外很多有關(guān)資料,并進(jìn)行很多的試算和調(diào)研的基礎(chǔ)上,擬定了《碳纖維片材加固混凝土構(gòu)造技能規(guī)程》,其編號(hào)為CECS146：2003。以下將關(guān)于各種情況來(lái)進(jìn)行闡明其簡(jiǎn)潔的核算方法。
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載力：
正截面承載力全過(guò)程剖析的假定：平截面假定；鋼筋選用徹底彈塑性的應(yīng)力-應(yīng)變聯(lián)系；受壓區(qū)混凝土選用E.Hognestad建議的非線形應(yīng)力-應(yīng)變聯(lián)系；混凝土受壓區(qū)沿截面高度劃分成有限的面積持平的條帶（小單元）,并設(shè)每條帶的應(yīng)力均勻分布。根據(jù)理論剖析聯(lián)系試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了如下的簡(jiǎn)化核算方法：偏于安全的假定碳纖維的拉應(yīng)變等于鋼筋的拉應(yīng)變,并
將碳纖維的面積轉(zhuǎn)化為等效鋼筋面積：
式中?, ,?和 別離表明碳纖維的面積,抗拉強(qiáng)度,等效的鋼筋面積與鋼筋的抗拉強(qiáng)度。
碳纖維的面積取其凈面積即：
其間 為碳纖維的核算厚度,?為碳纖維布的幅寬,?為層數(shù)。
得到等效鋼筋面積以后,可參照鋼筋混凝土單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面規(guī)劃公式進(jìn)行核算。
對(duì)受壓區(qū)混凝土合力效果點(diǎn)取矩
其間 可有水平力平衡得到：
上式中 為混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度； 為鋼筋混凝土構(gòu)件中所配鋼筋面積與碳纖維布的等效鋼筋面積總和。
關(guān)于碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固的鋼筋混凝土適筋梁,其適用條件為：受壓區(qū)高度 不宜大于 ；加固后受彎承載力的進(jìn)步起伏不宜超越40%；加固后在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下受拉鋼筋的拉應(yīng)力不宜超越鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。
當(dāng)核算得到的相對(duì)受壓區(qū)高度 高度不大于?,或許小于 時(shí),應(yīng)對(duì)碳纖維片材的厚度進(jìn)行折減,具體核算方法詳見技能規(guī)程的有關(guān)部分。其間 為碳纖維片材到達(dá)其答應(yīng)拉應(yīng)變與混凝土壓壞一起發(fā)作時(shí)的相對(duì)受壓區(qū)高度。
工程實(shí)例1：某混合構(gòu)造,原規(guī)劃為教室,后因運(yùn)用請(qǐng)求的變化改為書庫(kù)。因?yàn)闃敲婧奢d的添加,使得按原荷載規(guī)劃的進(jìn)深梁抗彎強(qiáng)度缺乏,需求進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。該梁跨度為5m,截面尺度為?,按原運(yùn)用荷載核算的跨中彎矩為 。受力鋼筋為3Ф18 ,規(guī)劃強(qiáng)度為?,混凝土的強(qiáng)度等級(jí)可取為?,運(yùn)用功用改動(dòng)后請(qǐng)求梁的抗彎承載力添加到 。依照現(xiàn)行的混凝土標(biāo)準(zhǔn)核算得到原規(guī)劃能接受的彎矩為 （此修建物按89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃,假如依照89混凝土標(biāo)準(zhǔn)里的資料強(qiáng)度取值來(lái)核算則 ）,對(duì)該梁選用碳纖維布進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),在梁底張貼兩層兩條寬?,厚度為 的碳纖維布（碳纖維布的抗拉強(qiáng)度為 ）。有?, ,滿意公式核算請(qǐng)求。則有 。選用兩條的加固計(jì)劃,一是考慮到分條加固的效果比整條好,二是考慮到兩條布一起失效的概率小,可進(jìn)步加固后構(gòu)件的安全度。
工程實(shí)例2：某住宅小區(qū)因?yàn)槭┕さ脑?樓板呈現(xiàn)了很多的貫穿裂縫,有的呈現(xiàn)于板角,有的呈現(xiàn)于板跨中,在住戶中造成了很大影響。后選用碳纖維布進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),在用樹脂關(guān)閉裂縫后,選用 寬的碳纖維布在板角處的板面放射狀安置,在跨中的板底按距離 沿裂縫走向安置,取得了極好的效果。
碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的斜截面承載力：
碳纖維布加固鋼筋混凝土梁時(shí),其抗剪效果效果和箍筋類似,梁在彎剪受力時(shí),傳力模型是桁架組織與拉桿拱組織的復(fù)合傳力機(jī)制。
剪跨比小 時(shí),發(fā)作斜壓破壞。碳纖維的應(yīng)變開展速度較慢,在構(gòu)件到達(dá)大受剪承載力時(shí),碳纖維的應(yīng)變相對(duì)較小,其對(duì)立剪承載力的奉獻(xiàn)也較小,加固效果不明顯。

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