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碳纤维复合材料在混凝土结构加固中的技术探讨

发布时间:2022-03-08来源:河南维恩建筑工程有限公司

一、工程概况。
某公司过滤车间厂房,始建于1981年,为3层钢筋混凝土框架结构。由于使用年限过长,混凝土构件出现表面开裂现象,曾用环氧砂浆修补过。但近年来逐渐发现其梁、柱均发生了不同程度的损伤,梁、柱上裂缝明显,许多裂缝宽度较大。此外,还发现梁、柱上多处钢筋暴露且锈蚀严重。

二、检测与计算结果分析
l、检测结果。
通过检测和检查发现,混凝土框架梁、柱现有强度为C25;混凝土碳化深度在25mm左右,已碳化至梁柱主筋;有部分柱混凝土保护层顺筋裂缝较宽,钢筋暴露且锈蚀严重,钢筋锈蚀后断面面积损失率约为8%;有部分梁混凝土保护层顺筋裂缝较宽,钢筋暴露且锈蚀严重,钢筋锈蚀后断面面积损失约为9%。
2、计算结果。
荷载由原有设计院提供,其它荷载值按照现行规范,利用PKPM结构计算软件计算结果表明,厂房第3层中间跨梁支座处负弯矩强度不够;柱抗弯及抗剪承载力不够,且不能满足现有抗震规范要求;框架梁的挠度可以满足现行规范要求;框架梁的裂缝宽度不能满足现行要求。
3、分析与结论。
此厂房长期处于震动和污染环境,混凝土腐蚀开裂较快。当混凝土裂缝至钢筋后,混凝土保护层失去作用,钢筋逐渐锈蚀。钢筋锈蚀到一定程度,混凝土保护层顺筋开裂,甚至导致混凝土保护层局部脱落,钢筋外露,给框架结构造成很大的危害。
通过上述分析可以得出该结构主要存在两大问题:
一是部分构件承载力不能满足现行规范要求;二是腐蚀问题影响了结构的耐久性。针对这个问题,需对结构进行补强加固和修补。

三、加固方案选择
根据计算及检测结果,初步拟定加固方案有加大截面法、外包钢套法及外贴碳纤维复合材料加固法。加大截面法自重增加较大,如采用这种方法还需要加固基础,对原结构影响较大,施工周期长。考虑到厂方要求加固施工过程中不能停产,故首先排除这种方法。外包钢套法取材方便,成本较低,施工简单,但现场条件复杂,施工作业困难,而且该厂房处于腐蚀环境中。所以该方法也被排除掉,只能寻求耐腐蚀陛强、施工简便的加固方法。碳纤维复合材料是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有
以下几个优点:a、强度高(强度约为普通钢材的10倍),效果好.b、加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性.c、自重轻(约200~m:),基本不增加结构白重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,适用范围广.d、施工简便(不需大型施工机构及周转材料),易于操作,经济陛好;e、施TT期短;f、用于补强加固时对原结构几乎没有影响,加固修补效果及耐久陛好,可以大大提高被加固构件的抗弯、剪、扭、拉承载力和抗震J胜能,增强构件的延性和刚度,改善构件的受力性能等。

经过分析比较,最终确定利用碳纤维复合材料加固补强方案,方案如下:
(1壮:所有柱均需抗弯、抗剪及抗震加固。①抗弯加固:沿柱的主轴方向粘贴玻璃纤维布,提高其抗弯能力。②抗剪加固:沿柱主轴垂直方向粘贴玻璃纤维布,由玻璃纤维布与柱
箍筋共同承担剪力,提高其抗剪能力。@抗震加固:在柱端一定长度范围内,沿柱主轴垂直方向加密粘贴玻璃纤维布;在梁柱节点处,除沿柱主轴垂直方向加密粘贴玻璃纤维布外,再附加交叉方向的玻璃纤维布。
(2)梁:局部梁支座及跨中处需进行抗弯加固,所有梁需进行抗震加固。①抗弯加固:沿梁的主轴方向粘贴玻璃纤维布,提高其抗弯能力。②抗震加固:在梁端一定长度范围内,沿梁主轴垂直方向加密粘贴玻璃纤维布。

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