碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施混凝土振捣必须密实、不漏振、欠振、过振,要快插慢拔,振点布置均匀。底板混凝土表面收干后,须用木抹刀搓压表面至少三遍,以防表面出现微裂缝。加强带两侧用密孔铁丝网分隔,宽度按设计要求。各部位混凝土一定要在初凝前接槎,避免施工冷缝;一旦出现冷缝要按施工缝处理;振捣棒严禁直接搭在钢筋上振捣,以免对处于硬化初期的混凝土结构造成破坏。混凝土浇注后,接近终凝时,应用抹子进行两次抹压面,以消除混凝土表面微裂缝或沉降缝。并用草袋覆盖,待终凝后即浇水、泡水养护,养护期不少于14天。工规程建议
。本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验,建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法
,配合比的试拌及各项指标:流动度要求:搅拌后的流动度为小于60S。水灰比:0.3~0.4,为满足可灌性要求,一般选用水泥浆的水灰比在0.3~0.38之间。泌水性:小于水泥浆初始体积的2%。四次连续测试结果的平均值小于1%;拌和后24h水泥浆的泌水应能被吸收。初凝时间:6h5)体积变化率:0~2%。强度:7天龄期强度大于40Mpa7)浆液温度:5℃≤T浆液≤25℃,否则浆体容易发生离析。依实际施工经验,提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。
关键词:碳纤维布加固梁,抗弯强度,施工规程
混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是:既有混凝土结构的加固和修复。
粘贴碳纤维布加固技术,是近十年在日本首先应用和发展的,已有一千多个工程实例。该方法的主要优点表现在: 1、 性能稳定,一般无腐蚀问题。 2、重量轻,不增加结构静载。 3、强度高。4、容易手工操作,不需专门机械设备。 5、施工无灰尘和噪声污染,并可不间断生产运营。目前,在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法,已有不少工程实例。同济大学在接收生产任务的同时,针对性地做了一系列试验,如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验,加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验,为工程应用起到指导作用。本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。
在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验,其中二根梁贴碳纤维布加固,为对比试验,一根梁没有粘贴碳纤维布。三根试验梁(L-1,L-2a,L-2b)的截面特性见表1,试验梁浇筑日期:99年10月21-22日,水泥:砂:石子=26:48:97;贴碳纤维布日期:99年11月16日;
碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布,试验梁的加固工作在试验室内进行,为了与实际加固施工现场操作相一致,操作人员上仰操作,加固操作程序为:打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。
<浆液搅拌质量控制采用高速制浆机,将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌,其转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s,能完全满足规范要求。(2011版桥涵施工技术规范7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000 r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。span style="font-size:16px;">(一)、加荷装置示意
(二)、材料性能
混凝土、钢筋的材料性能见表1。碳纤维布的规格:0.1×45mm,极限抗拉强度:3600Mpa,弹性模量235Gpa。
(三)、试验结果
1、破坏特性:
二根(L-2a,L-2b)贴碳纤维布梁的破坏为:受拉钢筋首先屈服,而后加固梁表现出较大的塑性,后碳纤维布拉断;一根(L- 1)没有采用加固措施试验梁的破坏为:受拉钢筋屈服破坏。
2、加固效果对比
计算结果见表1。
(四)结论
1、加固后的试验梁,皆由于碳纤维布的拉断而破坏,说明粘结性能良好,加固方法可靠,能够满足结构设
计要求。
2、加固后试验梁的截面破坏弯矩,比加固前试验梁的截面破坏计算弯矩提高42-54.7%,说明加固效果明
显。
3、碳纤维的弹性模量与钢筋相近,但由于其强度高,充分发挥碳纤维的强度需要较大的应变。
1、碳纤维布加固梁抗弯强度计算
&在大体积混凝土保温养护过程中,应对混凝土_土央体的内外温差和降温速度进行监测,根排;现场实测结果可随时掌握与温控施工控制资料有关的资料(内外温差、最高温升及降温速度等),可根据这些实测结果调整保温养护描施以满足温搾指标的要求。在大体积混凝养护过程中,不得釆用强制、不均匀的降温措施,否则,易使大体积混凝:上产生裂缝。大体积混凝土施工时,主要釆用钢模和木模。无论钢模木模在模板拆除后,都应根就,考大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况,按温控指标的要求采取必要的保温措施。emsp;依据加固试验梁的破坏特性,在极限状态下,受拉钢筋屈服,破坏由碳纤维拉断诱发,参照现行混凝土
结构设计规范抗弯设计计算的基本原理,假定:
1、混凝土梁受弯后,变形规律符合平截面;
2、钢筋为理想弹塑性材料;
3、混凝土的应力-应变关系采用《混凝土结构设计规范》所建议的关系式;在极限状态下,受压区混凝土
应力等效为矩形应力块,应力强度为混凝土的弯曲抗压强度;
4、忽略混凝土的抗拉强度;
5、在极限状态下,碳纤维的应力达抗拉设计强度土木结构工程中,大体积混凝土与普通混凝土也是不同的。大体积混凝土具有结构厚大、浇筑量大,施工条件复杂,且多为现浇超静定结构,施工技术和质量要求较高等特点。因此,除了必须具有足够的强度、刚度、稳定性以外,还应满足结构的整体性与耐久性要求。。
在极限状态下,加固梁的截面应力图由图3所示。
图3.极限状态下截面应力图
图中,Mu—截面极限弯矩;As,As’—受拉受压钢筋面积, fY,fY’—钢筋抗拉、抗压设计强度:ACF—碳纤维截面面积;fCF—碳纤维的抗拉设计强度,建议取极限抗拉强度的0.8倍。
图3所示截面的平衡方程为:
ΣFx=0
Asfy+AcFfcf-A’sf’y-bxfcm=0 (1)
ΣMAS(F)=0
M=bxfcm(ho-x/2)+A’sf’y(ho-a’s)+AcFfcFas (2)
将试验梁材料的实际强度代入(1)和(2),可计算出梁的极限破坏弯矩,见表1。
实际梁截面破坏弯矩Mu与加固后截面计算极限弯矩比值的平均数为0.9735,说明计算方法可靠。