预应力碳纤维板加固受弯构件的试验研究_彭晖
第25卷第5期 V ol.25 No.5 工 程 力 学 2008年 5 月 May 2008 ENGINEERING MECHANICS
142
———————————————
收稿日期：2006-10-14；修改日期：2007-08-20
作者简介： 彭 晖(1976―)，男，湖南长沙人，讲师，博士，主要从事桥梁与建筑结构耐久性检测与加固技术研究(E-mail: anchor1210@https://www.wendangku.net/doc/705519304.html,)； *尚守平(1953―)，男，山东黄县人，教授，博士，主要从事地基与上部结构相互作用、工程结构加固研究(E-mail: sps@https://www.wendangku.net/doc/705519304.html,)； 金勇俊(1981―)，男，辽宁沈阳人，硕士生，主要从事结构加固研究(E-mail: ddztjyj@https://www.wendangku.net/doc/705519304.html,)；
汪 明(1981―)，男，湖南常德人，硕士生，主要从事纤维复合材料结构工程应用研究(E-mail: ting8864@https://www.wendangku.net/doc/705519304.html,).
文章编号：1000-4750(2008)05-0142-10
预应力碳纤维板加固受弯构件的试验研究
彭 晖1，*尚守平2，金勇俊2，汪 明2
(1. 长沙理工大学桥梁与结构工程学院，湖南，长沙 410076；2. 湖南大学土木工程学院，湖南，长沙 410082)
摘 要：传统外部粘贴碳纤维增强复合材料加固技术无法充分发挥材料性能，加固效果有限。预应力碳纤维加固技术可有效解决上述缺陷，成为目前碳纤维加固研究的重点。作者研发了对碳纤维板进行预应力加固的设备，在此基础上进行了8根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的受弯构件的模型试验，研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、使用阶段变形、碳纤维应用效率及延性的影响。试验结果表明：预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载，减小构件使用阶段内的变形，充分利用碳纤维材料性能；通过仔细设计构件延性可满足工程需要。
关键词：预应力；碳纤维板；加固；延性；受弯构件 中图分类号：TU311；TU37 文献标识码：A
EXPERIMENTAL STUDY OF REINFORCED CONCRETE BEAM WITH
PRESTRESSED CFRP PLATE
PENG Hui 1 , *SHANG Shou-ping 2 , JIN Yong-jun 2 , WANG Ming 2
(1. School of Bridge & Structure Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha, Hu’nan 410076, China;
2. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha, Hu’nan 410082, China)
Abstract: The traditional external bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite strengthening technique has no means of making full use of the material property and has limited strengthening effect. While prestressed CFRP strengthening technique could redeem this deficiency and have become the emphasis of research in the field of CFRP strengthening technique currently. An equipment which is used to the pretension of the CFRP plate have been invented and 8 flexural members strengthened with external bonded prestressed CFRP plates have been tested to investigate the capability of the prestressed CFRP plate as well as the deformation at operational phase and ductility and utilization efficiency of CFRP plate. The experimental results indicates that the prestressed CFRP plate could significantly improve cracking load and yield load, decrease deformation at operational phase and make use of the most of the characteristic of carbon fiber material, and that the structural ductility could satisfy the requirement of engineering after careful design. Key words: prestressed; CFRP plate; strengthen; ductility; flexural member
随着桥梁建筑结构的老化，加固修复工作的增多，外部粘贴碳纤维增强复合材料技术的应用越来越广泛。但以往的研究与工程应用表明，传统的外部粘贴碳纤维加固技术无法充分地发挥材料的高强性能，对受弯结构的加固仅在结构钢筋屈服以后
才能有效地利用碳纤维的强度。针对该问题，对碳纤维应用预应力技术成为最自然的选择。目前国内外针对预应力碳纤维布加固技术已经展开了研究工作，取得了一定的研究成果。Deuring [1]于1993年进行了非预应力及预应力碳纤维板加固7根大比
工程力学 143
例T形试件及14根中等比例矩形试件的试验研究。作者发现对碳纤维板施加预应力显著提高了试件的开裂弯矩、屈服弯矩以及减小了变形及截面应变；但对承载力影响不大；预应力碳纤维加固试件的极限变形明显小于非预应力加固试件。Wight等[2]使用自行研发的预应力碳纤维布张拉机具进行了预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁及预应力混凝土梁的试验研究，作者声称：预应力碳纤维具有许多优势，碳纤维布锚具有效地防止了碳纤维布的剥离，使构件破坏形式由粘贴表面混凝土的撕裂剥离破坏变成了CFRP的拉断。Izumo等[3]进行了预应力纤维材料加固T形梁的试验及理论研究，研究纤维种类(芳香尼龙纤维与碳纤维)、预应力水平、粘结强度等参数对加固效果的影响。试验结果显示：预应力芳香尼龙纤维布与碳纤维布加固的试件极限承载力较未加固试件提高了11%；所有加固试件的破坏形式均为纤维剥离破坏；有效粘结长度不受纤维材料种类的影响。Garden与Hollaway[4―5]等对跨度为1000mm与4500mm，采用预应力碳纤维板加固的受弯构件的弯曲性能进行了试验研究；碳纤维板初始应力水平分别为其抗拉强度的25%、40%及50%。作者发现非预应力碳纤维加固构件的破坏模式是碳纤维的剥离破坏，预应力加固试件的破坏模式大多是碳纤维板的拉断；预应力碳纤维板可以减小构件的整体变形，从而使得碳纤维更有效率，另外也较非预应力碳纤维承担更多的荷载。Quantrill与Hollaway[6]进行了长度为1000mm与2300mm的预应力碳纤维板材加固试件的弯曲性能研究，作者发现预应力加固试件的开裂弯矩较未加固试件提高了300%，较非预应力加固试件提高了185%。极限承载力较未加固试件提高了153%，较非预应力加固试件提高了18%。试验结果表明承载力提高的程度受试件尺寸及初始应力水平影响。Hollaway与Leeming[7]详细讨论了使用预应力碳纤维板材加固的钢筋混凝土构件的受弯性能，认为预应力碳纤维板材所产生的预应力损失较体外无粘结预应力要小，预应力损失主要包括立即发生的混凝土弹性变形、混凝土的长期徐变，没有摩擦损失。另一方面，粘结的纤维板材会承受环氧胶粘剂层的剪切变形所产生的损失。Heffernan等[8]进行了粘贴预应力碳纤维布加固的混凝土板的疲劳性能试验研究。作者发现应用非预应力碳纤维布与预应力碳纤维布明显提高了试件的疲劳寿命，与非预应力碳纤维布加固试件相比，预应力碳纤维布加固的试件表现出了更为优越的疲劳性能。叶列平等[9]采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备，进行了预应力碳纤维布受弯加固梁的试验研究，试验研究表明，采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力，减小梁的挠度和裂缝宽度，所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。尚守平等[10]对预应力碳纤维布材加固混凝土梁构件的性能进行了试验研究，通过试验结果对比了预应力碳纤维布加固的受弯构件与非预应力碳纤维布加固的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能，分析了预应力对构件弯曲性能的影响，讨论了预应力水平变化引起的构件使用荷载以及变形能力的变化，提出了承载力、挠度等相关计算公式。杨勇新等[11]研究了预应力碳纤维加固中的预应力损失，对装置变形、粘贴碳纤维布、放张碳纤维布以及材料特性造成的损失进行了分析，并提出了放张后预应力损失计算公式。曾磊[12]对CFRP板与混凝土间粘结性能，CFRP板锚具，预应力CFRP 板加固混凝土梁的受力性能进行了试验与理论研究，提出了预应力CFRP板加固梁的承载力、裂缝宽度及挠度的设计建议。张坦贤、吕西林等[13]对粘贴预应力碳纤维布加固的一次受力及二次受力的受弯构件进行了试验研究，发现对碳纤维布预加应力可以最充分地发挥碳纤维布的强度，相对于未加预应力的加固来说，不仅可以显著提高抗裂、屈服强度、也可提高极限强度，尤其可贵的是能显著提高规范规定的挠度控制下的强度，彻底克服了未加预应力时CFRP 布强度利用率低的弊端。
目前预应力碳纤维板加固的研究成果存在一定不足：设备及工艺难以满足使用要求，成为研究与应用工作的瓶颈；粘结剥离破坏的模式及机理有待进一步研究；疲劳性能方面试验研究较少，疲劳破坏机理研究不透彻；长期性能与耐候性能研究很少，局限于加速试验，真实条件研究少。本文在国内外学者已取得的研究成果基础之上，研究出了具有工程实用价值的设备及工艺，进行了预应力碳纤维板加固受弯构件的试验研究，以比较预应力碳纤维板与非预应力碳纤维板加固受弯构件的性能差异，分析碳纤维初始应力(变)对构件受力性能的影响，通过不同加固量的比较揭示施加预应力对加固效率的影响，观察不同粘结长度、锚固、加固方式下碳纤维抗剥离性能及粘结剥离过程的变化。
144 工程力学1 试验方案
1.1 试件设计
本文共进行了8根钢筋混凝土受弯试件的静载
试验。
截面尺寸为
3000mm。剪跨段长度为1200mm，纯弯段长度为
600mm。所有试件采用相同配筋，底部受拉纵筋配
有220HRB335热轧钢筋，箍筋为φ8@100mm，受
压区配有210架立钢筋。试件具体尺寸与配筋如
8根试件中
件与加固试件进行受弯性能比较，编号为US1。3
根试件采用非预应力碳纤维板加固，其静载性能与
预应力碳纤维板加固的进行比较，编号分别为RS1、
RS2、RS3，其中RS1、RS2采用50mm宽，1.4mm
厚的碳纤维板加固，RS3采用100mm宽，1.4mm
厚的碳纤维板加固。RS1的碳纤维板粘贴长度为
2200mm，在碳纤维板端部粘贴150mm宽的碳纤维
布U形箍条作为锚固，碳纤维板端部距试件端部距
离为500mm。RS2的碳纤维板粘贴长度为2900mm，
碳纤维板端部距试件端部距离为150mm，设置了
30mm的等边角钢压条作为锚固。RS3的碳纤维板
锚固。另外4根试件采用预应力碳纤维板进行加固，
编号分别为PRS1―PRS4，其中除PRS3的碳纤维
板宽度为45mm外，其余3根试件的碳纤维板宽度
均为50mm。PRS1的碳纤维板初始应变为4000，
PRS2的初始应变为6000，PRS3的初始应变为
7500，PRS4的初始应变为6000。PRS1―PRS3在
碳纤维板端部均设置了锚具，锚具通过化学锚栓与
试件连接成整体，PRS4除在碳纤维板端部设置锚
具外，在距离跨中点分别为400mm与700mm的部
位对称设置30mm等边角钢压条。各试件的碳纤维
板锚固方式具体如图2―图5所示。
Fig.2 Anchorage design of RS1
Fig.4 Anchorage design of PRS1―PRS3 Fig.5 Anchorage design of PRS4
工程力学 145
试件编号与参数如表1所示。
表1 试件参数
Table 1 Specimen parameters
试件编号加固方式碳纤维板加固量/mm2初始应变/10?6粘贴长度/mm 锚固方式
US1 未加固????
RS1 非预应力粘贴加固70 ?2200 碳纤维布U形箍条
RS2 非预应力粘贴加固70 ?2900 角钢
RS3 非预应力粘贴加固140 ?2200 角钢
PRS1 预应力粘贴加固70 4000
2300
锚具
PRS2 预应力粘贴加固70 6000
2300
锚具
PRS3 预应力粘贴加固63 7500
2300
锚具
PRS4 预应力粘贴加固70 6000
2300
锚具＋角钢
注：试件编号中U代表未加固试件，S代表静载试验，R代表加固试件，PR代表预应力加固试件。
1.2 试验材料
本文试件采用的混凝土设计配比为C30，实际立方体抗压强度为41.3MPa。受拉纵筋采用的HRB335热处理钢筋，实际屈服强度为352MPa。加固试件用的碳纤维板规格为1.4mm×50mm，中国上海测试中心玻璃钢/复合材料行业测试点对该碳纤维板的检测结果如表2所示。
表2 碳纤维板性能
Table 2 Properties of CFRP plate
测试项目名称测试结果
拉伸强度/MPa 2818
拉伸模量/GPa 163
延伸率/(%) 1.7
粘贴碳纤维板用的胶粘剂为某企业生产的碳纤维板专用胶粘剂，中国上海测试中心玻璃钢/复合材料行业测试点的材性测试结果如表3所示。
(续表)
测试项目名称测试结果
拉伸模量/GPa 3.5
延伸率/(%) 1.6
对接接头拉伸强度(钢-钢)/MPa 30.2
拉伸剪切强度(钢-钢)/MPa 18.1
1.3 试验量测方案
本文试验在混凝土、钢筋以及碳纤维板上分别设置了电阻应变片用于测量不同位置的材料应变。混凝土上的应变片布置为在试件纯弯段顶部受压区连续不间隔粘贴4个100mm×3mm规格应变片，试件跨中侧面沿截面高度间隔均匀粘贴5个50mm×3mm规格应变片，试件跨中受拉区粘贴2个100mm×3mm规格应变片。受拉钢筋上粘贴4个5mm×3mm规格应变片，位置全部在试件纯弯段内。由于碳纤维板材质较均匀，因此主要采用5mm×
及支座沉降。
本文试验加载采用最大压力320kN的机械式千斤顶，压力测量采用量程为200kN的弦振式压力2.1 试验现象
未加固的对比试件US1呈现出较为典型的适
146 工程力学
筋钢筋混凝土受弯构件的弯曲破坏形式：底部受拉钢筋屈服后试件变形持续增长过程中受压区混凝土被压碎。非预应力碳纤维板加固试件的主要破坏形式为碳纤维板剥离破坏。由于粘贴了非预应力碳纤维板，3根非预应力加固试件开裂荷载较对比试件略有提高，与之相比试件屈服荷载有较明显提高。碳纤维板抑制了裂缝的发展，裂缝间距与裂缝宽度均小于对比试件。在受拉钢筋屈服以后，碳纤维板与试件混凝土之间开始产生剥离。在以往试验中容易出现的、较为典型的剥离破坏形式为粘贴的碳纤维板在端部剥离，剥离裂缝产生于碳纤维板端部粘结位置的试件底部，并斜向发展至受拉钢筋处，然后沿水平方向发展，破坏时整个混凝土保护层与胶层、碳纤维板一起从试件上剥离下来。与其它粘贴碳纤维增强复合材料加固的受弯构件不同，本文试件在碳纤维板端部设置了锚固，因此在本文试验中初始的剥离并不是产生于碳纤维板端部。本文试件剪跨比较大，因此剥离形式主要为在接近加载点、剪力、弯距以及剪切变形均较大的区域产生的碳纤维板剥离。剥离产生后，向碳纤维板端部发展，在此过程中剥离区域的碳纤维板应力一直沿长度方向发生重分布，弯距较大区域的碳纤维板应力不再增大，试件的承载能力也不再有规律的增大。最终剥离裂缝发展至接近碳纤维板端部时，一侧的碳纤维板与试件混凝土的剩余粘结面积小于抵抗拉应力所需的有效粘结面积，锚具对碳纤维板的剥离应力抑制失效，碳纤维板与试件完全剥离。
由于通过碳纤维板对试件施加了一定程度的预应力，预应力碳纤维板加固试件的开裂荷载与钢筋屈服荷载都较对比试件与非预应力加固试件有较大提高。碳纤维板粘贴量相同的试件，预应力加固试件的裂缝间距与非预应力加固试件基本相等，但由于预应力减小了试件受拉区应变，因此预应力加固试件的裂缝宽度明显小于非预应力加固试件。与非预应力加固试件相同，预应力碳纤维板加固试件的破坏也起源于发生在剪弯区域的剥离裂缝，如图7所示。剥离裂缝发展至锚具处后，端部一定长度范围内碳纤维板成了无粘结体系，锚具完全承担了抵抗碳纤维板拉应力的作用，锚具前端边缘的碳纤维板处于高拉应力状态下，承受拉剪复合应力作用而被拉断。图8反映了碳纤维板被拉断的破坏形态。
图7 试件PRS3碳纤维板-混凝土剥离
Fig.7
Debonding between CFRP plate and concrete of PRS3
图8 试件PRS4碳纤维板拉断破坏
Fig.8 CFRP plate fracture of PRS4
2.2 试验主要结果
表4列出了本文试验的主要试验结果。
表4 主要试验结果
Table 4 Principal experimental results
试件编号开裂荷载/kN 屈服荷载/kN 极限变形/mm 碳纤维板最大应变/10?6破坏形式
US1 16 91 50 ?钢筋屈服然后混凝土压碎
RS1 20 106 30.028 7794 剪弯端碳纤维板剥离发展至端部完全剥离RS2 20 110.4 30.669 7212 剪弯端碳纤维板剥离发展至端部完全剥离RS3 22 120 22.983 5880 剪弯端碳纤维板剥离发展至端部完全剥离PRS1 42 139.6 58.031 11511 剪弯端剥离发展至锚具，然后碳纤维板拉断PRS2 52 147 33.841 13198 剪弯端剥离发展至锚具，然后碳纤维板拉断PRS3 60 151 34.669 14639 剪弯端剥离发展至锚具，然后碳纤维板拉断PRS4 53.6 148.1 33.49 15288 剪弯端剥离发展至锚具，然后碳纤维板拉断注：表中的碳纤维板最大应变为试件纯弯段实测得到的应变最大值，其中预应力碳纤维板加固试件的碳纤维应变值为初始应变与受力新增应变之和。
工 程 力 学 147
图9、图10分别描绘了各试件的荷载-跨中挠度曲线与荷载-纯弯段碳纤维板平均应变曲线。
跨中挠度/mm
荷载/k N
图9 荷载-跨中挠度曲线 Fig.9 Load-midspan deflection curve
碳纤维板应变/10-6
荷载/k N
图10 荷载-纯弯段碳纤维板平均应变曲线 Fig.10 Load-mean strain of CFRP plate curve in constant
moment region
3 试验结果分析
3.1 试件受弯性能分析
表5列出了本文试验中各试件的开裂荷载与屈服荷载的比较结果。
表5 开裂及屈服荷载比较
Table 5 Comparison between cracking load and yield load
试件 编号
开裂 荷载/kN
开裂荷载 提高系数
屈服 荷载/kN 屈服荷载 提高系数
US1 16 ? 91 ?
RS1 20 1.25 106 1.165 RS2 20 1.25 110.4 1.213
RS3 22 1.375
120 1.319 PRS1 42 2.625 139.6 1.534 PRS2 52 3.25 147 1.615 PRS3 60 3.75 151 1.659 PRS4 53.6
3.35
148.1
1.627
从试验结果可以看出，非预应力碳纤维板加固对于试件的开裂弯矩与钢筋屈服弯矩有一定提高，
但提高程度不大，即使碳纤维板加固量为其它试件2倍的试件RS3开裂弯矩提高也只有37.5%。与之相比，初始应力最小的预应力试件PRS1开裂弯矩提高为162.5%，而初始应力为1237MPa 的试件PRS3虽然加固量略小，但开裂弯矩较对比试件提高275%，所有预应力碳纤维板加固试件的开裂弯矩均远远高于非预应力碳纤维板加固试件。包括加固量为140mm 2的试件RS3。在对受弯构件的抗裂性能影响方面，预应力碳纤维板加固体现了预应力加固技术的极大优势。
另一方面，非预应力碳纤维板加固试件对于试件屈服荷载的提高程度与开裂荷载基本相等，考虑到碳纤维板剥离之前可以认为宏观上钢筋与碳纤维板应变协调，这一结论是可信的。但从3根非预应力加固试件的试验结果来看，对试件屈服荷载的提高程度均略小于对开裂荷载的提高程度，表明胶
层在传递拉应力时发生了一定的剪切变形，碳纤维板应变要小于理论上与钢筋协调的应变。预应力加固试件的屈服荷载提高也表现出与初始应力水平的一致。试件RS3的碳纤维板加固量为其它试件的
2倍，屈服荷载仅为120kN ，与试件US1屈服荷载
(91kN)、试件RS1屈服荷载(106kN)形成了线性的梯度，明显小于预应力加固试件，按照此线性梯度，则4倍碳纤维板加固量的非预应力加固试件其屈服弯矩才与初始应力990MPa 的碳纤维板加固的预应力加固试件相当。这一结论与文献[14]的结论一致，表明在钢筋屈服时，碳纤维板发挥的强度非常有限，对结构使用阶段的性能提高不明显，无法与预应力加固技术相比。
从表6中的结果可以发现，与非预应力碳纤维板加固试件相比，预应力加固试件开裂荷载提高值与屈服荷载提高值很接近，考虑到试件底部混凝土开裂至钢筋屈服的过程中，钢筋应变增长为一定值，根据应变协调，碳纤维板的增长也为一定值，非预应力试件与预应力试件的钢筋应变增长与碳纤维板应变增长相同，因此增长的荷载值也非常接近，这一结果是正确的。另外，可以看到随着初始应力不同，预应力加固试件开裂至屈服荷载增长值仍有细微差别，不考虑不同试件材料差异的影响，主要是因为受压区高度，也即内力臂长度发生变化所致。
表7列出了非预应力碳纤维板加固试件、预应力碳纤维板加固试件与对比试件的变形比较，并描
148 工程力学
述了开裂前、开裂-屈服、屈服-碳纤维板剥离前三个阶段所有试件的刚度变化，其中16kN是对比试件的开裂荷载，91kN是对比试件的屈服荷载，其它试件如果未在这两级荷载读取挠度，则采用线性插值的方法得到在这两级荷载作用下的变形值。对于预应力加固试件，表中列出的变形值为实际测量值，未消去施加预应力时产生的反拱。
表6 承载力增长分析
Table 6 Improvement of bearing capacity
试件编号开裂荷载/kN 屈服荷载/kN 屈服荷载-开裂荷载/kN 开裂荷载提高值/kN 屈服荷载提高值/kN RS2 20 110 90 ??
PRS1 42 139.6 97.6 22 29.6
PRS2 52 147 95 32 37
PRS3 60 151 91 40 41
PRS4 53.6 148.1 94.5 33.6 38.1
表7 试件抗弯曲刚度分析
Table 7 Flexural rigidity of specimen
试件编号 16kN时挠度/mm 91kN时挠度/mm 开裂前刚度/(kN·m/mm)屈服前刚度/(kN·m/mm) 屈服后刚度/(kN·m/mm)
US1 1.637 16.279 5.366 4.556 -0.008 RS1
0.916
10.192 9.598 4.678 0.763
RS2 0.514 8.989 15.098 5.122 1.12 RS3 0.685 9.672 10.835 4.831 0.736
PRS1 0.618 6.976 13.973 5.315 0.611
PRS2 0.831 6.381 11.866 5.424 1.066
PRS3
0.696 6.05 12.86 4.877 1.203 PRS4
0.655 5.957 14.48 5.245 0.821
试验结果显示，非预应力碳纤维板加固与预应力碳纤维板加固均提高了试件刚度，减小了试件的变形。在对比试件US1的开裂荷载作用下，所有加固试件的变形均显著减小，不考虑预应力产生的反拱时，非预应力加固与预应力加固差别不大，最小变形甚至出现在RS2，因为RS2碳纤维板粘贴长度达到了2900mm。在US1的屈服弯矩作用下，预应力推迟了试件的开裂，因此预应力加固试件的挠曲变形明显小于非预应力加固试件。根据试验结果拟合得到的试件刚度反映了同样的结论，在试件开裂前，对比试件US1的刚度明显小于加固试件，非预应力加固试件与预应力加固试件的刚度相差不大。试件开裂至钢筋屈服，对比试件刚度下降较小，非预应力加固试件与预应力加固试件的刚度均显著下降，且两种加固方式的试件在这一阶段刚度基本相等。非预应力加固试件中RS2刚度最大，因为RS2的碳纤维板粘贴长度最长。预应力加固试件中PRS3的刚度最小，因为PRS3的碳纤维板加固量仅为其它预应力加固试件的90%。表7中给出的屈服后刚度对加固试件为钢筋屈服后至碳纤维板剥离前荷载与变形的比值，屈服后对比试件US1承载力不再增长，刚度降为负值；加固试件的钢筋屈服后碳纤维板继续提供抗拉能力增长，承载力也因此继续提高，但作为主抗拉构件的钢筋不再提供增长的抗拉能力，刚度骤然下降，从试验数据看出，非预应力加固试件与预应力加固试件在此阶段的刚度也基本相等。由此可以得知，碳纤维板加固量相同的非预应力加固试件与预应力加固试件在受弯变形的各个阶段刚度相等，这一结论与非线性分析的结论相同。
3.2 碳纤维板应用效率分析
应用碳纤维增强复合材料加固中最令人关心的问题之一是碳纤维的强度利用效率[15]，表8列出了所有加固试件在开裂、钢筋屈服以及破坏前三个关键点时的碳纤维板应变，并将试件试验的结果与碳纤维板的极限拉伸应变(1.7×10?2)进行比较，因为碳纤维板具有较好的材质单一性及拉伸线性，因此通过变形的比较可以得出在不同加固试件的各个关键点时碳纤维板拉伸强度的利用程度。表8中给出的碳纤维板应变为纯弯段应变测点的平均值。
工程力学 149
表8 碳纤维应用效率比较
Table 8 Comparison of CFRP utility efficiency
试件编号εfcr /10?6εfcr /εfu /(%) εfy /10?6εfy /εfu /(%) crit fε/10?6crit fε/εfu /(%)
RS1 195 1.15 2455 14.44 7391 43.48
RS2 129 0.76 2537 14.92 6079 35.76
RS3 268 1.58 2595 15.27 4647 27.34
PRS1 356＋4000 25.62 2528＋4000 38.4 6198＋4000 59.99
PRS2 374＋6000 37.49 2525＋6000 50.15 5907＋6000 70.04
PRS3 557＋7500 47.39 2985＋7500 61.68 5632＋7500 77.25
PRS4 326＋6000 37.21 2489＋6000 49.94 7277＋6000 78.1
注：εfcr 代表开裂弯矩作用下的碳纤维板应变，εfy代表屈服弯矩作用下的碳纤维板应变，crit
f
ε代表破坏时的碳纤维板应变，εfu代表生产企业给出
的碳纤维板极限拉伸应变(1.7×10?2)，第2列、第4列、第6列中关于预应力碳纤维加固试件加号之前为受力新增应变，加号之后为初始应变，
将两种应变分开使得可以比较预应力、非预应力加固试件的受力应变。
试验结果显示，在试件承受弯矩的各个阶段，预应力碳纤维板加固试件的碳纤维板拉伸应变均远远高于非预应力加固试件。在开裂、钢筋屈服、破坏三个阶段，非预应力加固试件碳纤维板发挥的理论强度分别约为1.16%、14.88%、35.53%；而预应力加固试件利用的碳纤维板理论强度随初始应力的不同分别分布在25.62%―47.39%、38.4%―61.68%、59.99%―78.1%。这一结果表明，对碳纤维板施加预应力，大幅提高了碳纤维板的强度利用率，较为充分的发挥了碳纤维的强度。在试件开裂、钢筋屈服以及极限状态下预应力加固试件的碳纤维板使用效率均远远高于非预应力加固试件，试件趋向破坏时，碳纤维板的应力状态更接近其拉伸强度，使得材料的高强性能得以充分利用。另外，在加载各个阶段，非预应力加固试件的碳纤维板应变与预应力加固试件的碳纤维板应变增长较为接近。但在混凝土开裂时，预应力加固试件的碳纤维板应变增长明显大于非预应力加固试件，且初始应力水平最高的试件PRS3在开裂荷载作用下的碳纤维板应变增长最大。考虑到预应力产生的弯矩对试件截面的应力应变分布的影响，这一结果是可信的。预应力将在截面受拉边缘产生压应变，并且该压应变随预应力增大而提高。所以预应力试件的开裂混凝土应变高于非预应力试件，而试件PRS3的碳纤维板应变增长要高于其它预应力加固试件。开裂至钢筋屈服阶段，非预应力加固试件与预应力加固试件的碳纤维板应变增长基本相等，并且与钢筋屈服应变非常接近，表明在钢筋屈服前碳纤维板与试件之间的变形协调良好，也证明前文中关于预应力试件、非预应力试件的屈服荷载与开裂荷载的差值的判断是正确的。3.3 试件延性分析
碳纤维是一种脆性材料，其应力应变全过程为线弹性，当应力达到其极限拉伸强度时，碳纤维即被拉断，不具有类似钢材的屈服段。碳纤维的极限变形能力也低于钢材。另外，使用外部粘贴碳纤维加固容易产生剥离破坏，往往碳纤维还未达到其极限应变试件即已破坏，因此，采用外部粘贴碳纤维板加固，需要仔细对受弯构件的延性进行设计，以保证结构具有所需要的变形能力[16]，当采用外部粘贴预应力碳纤维板加固时，由于施加预应力的过程中已经消耗了部分碳纤维板的变形，这一点就显得尤为重要。本文在试验结果的基础上对非预应力碳纤维板及预应力碳纤维板加固试件的变形能力进行了考察。表9列出了各根试件分别在屈服时及破坏时的挠曲变形，并将其做了比较。
表9 试件延性比较
Table 9 Comparison of ductility
试件
编号
屈服时
挠度/mm
破坏时
挠度/mm
破坏挠度/
屈服挠度
破坏挠度/
跨度/(%)
破坏挠度/对比
试件破坏挠度US113.492 60.109 4.46 2.0 1.00 RS113.155 30.028 2.28 1.0 0.50 RS212.709 30.669 2.41 1.02 0.51 RS313.501 22.983 1.70 0.77 0.38 PRS112.941 58.031 4.48 1.93 0.97 PRS213.692 33.841 2.47 1.13 0.56 PRS313.92 34.669 2.49 1.16 0.58 PRS413.657 33.49 2.45 1.12 0.56 如同大多数配筋较为合理的钢筋混凝土受弯构件，对比试件US1的延性较好，拥有足够的耗能性，钢筋屈服后具有较大的变形余量。从表9中结果可以看出，试件经过加固后，承载力提高的同时延性有了不同程度的降低。加固试件中RS3由于端部锚固不足，碳纤维板较早剥离破坏，因此表现为最终变形小，延性较差；试件PRS1的端部锚具对
150 工程力学
碳纤维板提供了强有力的锚固，初始应力水平较其
它预应力加固试件低，因此破坏时挠度较大，反映
出延性较好。大部分非预应力加固试件与预应力加
固试件最终的挠度非常接近，挠度系数分布在0.5―
0.58之间，破坏挠度与屈服挠度的比值分布在
2.28―2.49之间，并且预应力加固试件表现出的延
性略好于非预应力加固试件，这是因为非预应力加
固试件破坏形式为在剥离裂缝出现后，快速发展至
碳纤维板端部，造成碳纤维板的完全剥离破坏，预
应力加固试件的破坏形式为剥离裂缝出现后延伸
至端部锚具处，锚具对碳纤维板提供了有效的锚
固，最后碳纤维板在高应力水平下被拉断破坏，而
不是完全剥离破坏。这一结果表明：如果端部锚固
不强，传统的非预应力加固的结构并不会因为没有
初始应变，碳纤维板的变形余量大而拥有高于预应
力加固构件的延性。另外，考察试验结果可以得知，
预应力碳纤维板虽然被张拉至0.006甚至0.0075的
初始应变，但破坏挠度与屈服挠度之比仍然达到了
2.5左右，拥有足够的耗能性，其变形能力也仍然
满足工程对于结构延性的要求。
另外，考察受弯构件受拉区域的拉伸变形能力
也是评估构件延性的方法。由于裂缝的发展以及钢
筋-混凝土间的粘结退化，受拉区的混凝土应变片与
钢筋应变片在加载后期已无法给出准确的测量值，
而在出现剥离裂缝之前碳纤维板与试件受拉区边
缘混凝土的变形协调较好，本文采用碳纤维板应变
反映加载后期试件受拉区边缘的应变变化。表10
分别给出了试件屈服时、碳纤维板剥离时及破坏时
的碳纤维板应变。
表10 试件各阶段碳纤维应变
Table 10 CFRP strain in different stages
试件编号屈服时碳
纤维板
应变/10?6
剥离时碳
纤维板
应变/10?6
破坏时碳
纤维板
应变/10?6
外推受拉
区边缘
应变/10?6
计算受拉钢
筋应变/10?6
RS1 2455 6282 7391 8958 7166 RS2 2537 4739 6079 9432 7546 RS3 2595 4647 4647 5772 4618 PRS1 2528 3808 6198 16432 13146 PRS2 2525 5907 5907 9121 7297 PRS3 2985 5646 5632 10082 8066 PRS4 2489 7277 6146 8929 7143 注：表中预应力碳纤维加固试件的应变为受力新增应变。
ACI1971通过限制受拉钢筋配筋率不得大于界限破坏(钢筋屈服时混凝土同时被压碎)时配筋率的0.75倍来实现对结构构件延性的控制，ACI2002修正了这一方法，改为规定受弯构件破坏时受拉钢筋的拉伸应变不得小于4000×10?6，以保证受弯构件具有满足工程要求的变形性能[17]。本文试验结果显示，加固试件中RS3由于端部锚固过早失效破坏时碳纤维板应变仅为4647，接近ACI2002规定的结构延性下限，其余加固试件的受拉区边缘拉伸变形均明显高于ACI2002规定的最小钢筋拉伸应变。应该指出，加固试件破坏时碳纤维板均发生了不同程度的剥离，因此破坏时试件受拉区边缘的实际拉应变大于测量得到的碳纤维板应变，表10中给出了根据剥离前碳纤维板应变增长与挠度增长的关系外推出的破坏时试件受拉区边缘拉应变，并且较为保守的取钢筋拉应变为碳纤维板拉应变的0.8倍，计算出破坏时受拉钢筋应变。根据计算出的结果，试件PRS1的钢筋最终应变远远超出规范下限，试件PRS2―PRS4的破坏钢筋应变分布在7143―8066，也显著高于ACI2002的要求。值得一提的是，此3根试件在剥离产生前的碳纤维板拉伸应变即已高于ACI2002规定的最小钢筋拉应变，其中试件PRS4在剥离裂缝出现之前的碳纤维板应变远高于ACI2002给出的下限。因此，即使预应力碳纤维板加固的受弯构件在破坏时表现出一定的脆性(碳纤维板拉断)，通过仔细的设计其变形能力仍可以满足规范要求。
4 结论
从本文试验结果，可以得出如下结论：
(1) 与非预应力碳纤维板加固相比，预应力碳纤维板加固可极大地提高受弯构件的开裂荷载，显著提高受弯构件的屈服荷载。
(2) 碳纤维板加固量相同的非预应力加固试件与预应力加固试件在受弯各个阶段的刚度相当。
(3) 对碳纤维板施加预应力极大的提高了受弯构件使用阶段内碳纤维板强度的利用效率，其利用程度随初始应力提高而提高。
(4) 通过在端部设置可靠的锚固，预应力碳纤维板加固构件的变形能力不劣于非预应力碳纤维板加固构件。虽然破坏形式表现为脆性，通过仔细的设计，预应力碳纤维板加固构件的延性完全可以满足工程使用要求。
参考文献：
[1] Deuring M. Verstarken V on Stahlbeton mit gespannten
Faserver bundwekstoffen. Post-strengthening of concrete
工程力学 151
structures with pretensioned advanced composites [R].
Duebendorf Switzerland: EMPA, 1993.
[2] Wight R C, Green M F, Erki M A. Post-strengthening
concrete beams with prestressed FRP sheets [C].
Proceedings of the 2nd International RILEM Symposium
(FRPRCS-2), RILEM Proceedings 29 Non-Metallic (FRP)
Reinforcement for Concrete Structures. Ghent Belgium:
Taerwe L, 1995: 568―575.
[3] Izumo K M, Saeki N, Asamizu T, Shimura K.
Strengthening reinforced concrete beams by using
prestressed fiber sheets [C]. Proceedings of the 3rd
International Symposium on Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures. Japan, Sapporo:
1997, 1: 379―386.
[4] Garden H N, Hollaway L. An experimental study of the
strengthening of reinforced concrete beams using
prestressed carbon composite plates [C]. Structural Faults
and Repair 97. Proceedings of the 7th International
Conference on Extending the Life of Bridges, Civil and
Building Structures. London, England: 1997: 191―199. [5] Garden H N, Hollaway L C. An experimental study of the
failure modes of reinforced concrete beams strengthened
with prestressed carbon composite plates [J]. Composites,
Part B, 1998, 29(4): 411―424.
[6] Quantrill R J, Hollaway L C. The flexural rehabilitation
of reinforced concrete beams by the use of prestressed
advanced composite plates [J]. Composites Science and
Technology, 1998, 58(8): 1259―1257.
[7] Hollaway L C, Leeming M B. Strengthening of
reinforced concrete structures using externally-bonded
FRP composites in structural and civil engineering [M].
England: CRC Press, 1999.
[8] Heffernan P J, Wight R G, Erki M A. Fatigue behaviour
of concrete slabs strengthened with prestressed CFRP
sheets [C]. Proceedings of the 2nd International
Conference on Durability of Fiber Reinforced Polymer
Composites for Construction (CDCC 02). Montreal,
Quebec, 2002: 465―474.
[9] 叶列平, 庄江波, 曾攀, 周小蓉, 沙吾列提·拜开依, 杨
勇新. 预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验
研究[J]. 工业建筑, 2005, 35(8): 7―12.
Ye Lieping, Zhuang Jiangbo, Zeng Pan, Zhou Xiaorong,
Sha Wulieti, Yang Yongxin. Experimental study on
reinforced concrete T-beams strengthened with prestressed CFRP sheets [J]. Industrial Construction,
2005, 35(8): 7―12. (in Chinese)
[10] 尚守平, 彭晖, 童桦, 韦东辉, 曾令宏. 预应力碳纤维
布材加固混凝土受弯构件的抗弯性能研究[J]. 建筑结
构学报, 2003, 24(5): 24―30.
Shang Shouping, Peng Hui, Tong Hua, Wei Donghui,
Zeng Linghong. Study of strengthening reinforced
concrete beam using prestressed carbon fiber sheet [J].
Journal of Building Structures, 2003, 24(5): 24―30. (in
Chinese)
[11] 杨勇新, 李庆伟, 岳清瑞. 预应力碳纤维布加固混凝土
梁预应力损失试验研究[J]. 工业建筑, 2006, 36(4): 5―
8, 18.
Yang Yongxin, Li Qingwei, Yue Qingrui. Experimental
research on prestress loss in technique of concrete
structure strengthened with prestressed CFRP sheets [J].
Industrial Construction, 2006, 36(4): 5―8, 18. (in
Chinese)
[12] 曾磊. 预应力CFRP板加固混凝土梁试验与理论研究
[D]. 上海: 同济大学, 2005.
Zeng Lei. Experimental and theoretical research on
reinforcement concrete beams strengthened with prestressed CFRP plates [D]. Shanghai: Tongji University,
2005. (in Chinese)
[13] 张坦贤, 吕西林, 肖丹, 石家峰. 预应力碳纤维布加固
一次二次受力梁抗弯试验研究[J]. 结构工程师, 2005,
21(1): 34―40.
Zhang Tanxian, Lu Xilin, Xiao Dan, Shi Jiafeng.
Experimental study on primary and secondary load for
RC beam strengthened with prestressed CFRP sheet [J].
Structural Engineers, 2005, 21(1): 34―40. (in Chinese) [14] 尚守平, 彭晖, 曾令宏. 预应力碳纤维布材加固混凝土
梁受弯性能非线性分析[J]. 工程力学, 2006, 23(11):
85―90, 98.
Shang Shouping, Peng Hui, Zeng Linghong. Non-linear
analysis of reinforced concrete beam strengthened with
prestressed carbon fiber reinforced plastic sheet subject to
bending [J]. Engineering Mechanics, 2006, 23(11): 85―
90, 98. (in Chinese)
[15] Bonacci J F, Maalej M. Behavioral trends of RC beams
strengthened with externally bonded FRP [J]. Journal of
Composites for Construction, ASCE, 2001, 5(2): 102―
113.
[16] Grace N F, Abdel-Sayed G, Ragheb W F. Strengthening of
concrete beams using innovative ductile fiber-reinforced
polymer fabric [J]. ACI Structural Journal, 2002, 99(5):
692―700.
[17] Lee Tai-Kuang, Pan A D E, Ma M J L. Ductile design of
reinforced concrete beams retrofitted with fiber reinforced polymer plates [J]. Journal of Composites for
Construction, ASCE, 2004, 8(6): 489―500.
碳纤维布梁加固计算书
碳纤维梁加固计算书 一、基本资料 1．设计依据: 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程） 《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称规范） 《混凝土结构加固技术规范》（GB 50367-2006）（以下简称加固规范） 图纸所提供的相关数据 2．问题类型: 因荷载增加原有混凝土梁承载力不足，需进行加固处理，加固方式采用碳纤维布。 3．梁底受拉碳纤维片材参数: 碳纤维布等级：Ⅰ级 弹性模量E cf = 2.30 × 105 MPa (见加固规范表9.1.6-1) 抗拉强度设计值f f = 2300.00 MPa (见加固规范表9.1.6-1) 单层厚度t cfv = 0.167 mm 重量：300g/m2 不考虑二次受力 二、计算结果 1. KL3梁荷载增加后缺筋面积为750mm2，采用等强代换原则换算碳纤维布 粘贴尺寸： HRB400钢筋抗拉强度设计值：360N/mm2 碳纤维布抗拉强度设计值：2300 N/mm2 缺筋面积*钢筋抗拉强度设计值≤碳纤维布厚度*宽度*碳纤维布抗拉强度设计值 750*360≤0.167*宽度*2300 宽度≥702.94 KL3梁截面尺寸为400*900，结构梁宽度为400不能满足碳纤维布粘贴宽度， 考虑粘贴双层碳纤维布，计算碳纤维布多层粘贴折减系数： （见加固规范9.2.4-2） 折减系数=1.16-(粘贴层数*弹性模量设计值*单层厚度)/308000≤0.9 =1.16-(2*230000*0.167)/308000 =0.91 折减系数=0.9 750*360≤0.167*宽度*2300*0.9 宽度≥781.05
碳纤维粘贴加固施工方案汇总
混凝土梁、楼板碳纤维加固施工方案 一、工程概况 本工程为※※工程，因业主使用功能需要在六层安装医疗设备，但原六层楼面结构无法满足设备安装需要；为了满足功能（安装医疗设备）的需要，业主特委托专业设计公司对原六层结构（梁、板）进行碳纤维加固和相关技术处理设计；业主委托我公司承担六层结构（梁、板）碳纤维加固施工任务。 我公司接到施工任务后，根据碳纤维加固设计施工图要求：对原六层部分砼楼板和砼梁的上表面和下表面用碳纤维布进行加固处理；但在碳纤维布加固施工前，需要搭设满堂钢管脚手架对原梁板混凝土基层按以下方法进行处理： 一、梁、板加固范围下部满搭钢管脚手架（搭设标准按规范）。 二、剔除梁、板碳纤维加固部位的水泥砂浆找平层。 三、对加固部位的混凝土基层按规范和施工工艺进行打磨和清理。 对经过剔凿、清理部分混凝土结构，用高于原结构混凝土强度一个等级的环氧砂浆进行修补、复原，达到表面坚实和平整，具体按以下方案对楼板和梁进行碳纤维加固。 二、编制依据 1、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006） 2、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003） 3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002) 4、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001） 5、《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2004）
6、六层梁、板结构加固施工图 7、施工现场实际情况 三、施工要求 1、一般要求 粘贴碳纤维片材加固修复结构应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复方案和施工技术措施。 2、材料要求 1）采用高性能、粘结强度高的A级环氧性面料纤维粘浸胶。 2）国产碳纤维布300克/平米，抗拉强度大于等于3500MPa。 3）粘贴碳纤维织物加固混凝土结构板时，应使用与基材及碳纤维有良好适配性的粘结剂。使用前确定碳纤维布及粘接剂性能检测合格。 3、施工工艺流程： 施工准备→脚手架搭设→表面处理→配制并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平整处修复处理→配制并涂刷浸渍树→脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维片材→表面防护→脚手架拆除 四、施工工序 1、施工准备 1)粘结剂必须有合格证明及检验报告。 2)碳纤维布必须有合格证明及检验报告。 3)压接钢片及射钉必须有合格证明及检验报告。 4)主要机具：角磨机、吹风机、滚压机、射钉枪等。 5)拆除碳纤维布所在部位影响施工的附属设施。 6)粘贴碳纤维布用的粘结剂和钢板准备完毕，并检查合格。 7)施工工具经过调试、运转合格。 8)项目经理及项目技术负责人根据施工方案对操作班组进行全面
预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究
预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究 发表时间：2018-12-15T18:09:59.157Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：姜鸿白明举何杰马倩[导读] 本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试 贵州省都匀公路管理局贵州都匀 558000 摘要：本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试，以此来了解预应力、配筋率以及加固长度和高度对于加固效果的影响，并且对不同加固条件下的混凝土梁的破坏形态、承载能力以及裂缝等情况进行了对比分析。结果显示，预应力碳纤维板加固能够提高混凝土梁的承载能力。 关键词：预应力；碳纤维板；加固； 碳纤维加固混凝土结构是近几年来在工程中一种受到较为广泛应用的结构加固技术。相较于传统的混凝土加固技术，碳纤维具有节省空间、施工方便、不需要进行现场固定设施以及耐久性能好、强度高等优点；并且使用碳纤维加固混凝土不仅能够有效地提高建筑物的寿命，还能够降低工程的加固成本，实现经济效益。因此，在工程中碳纤维越来越受到了工程单位的青睐[1]。有相关的研究显示，普通的粘贴碳纤维板的加固技术不能够充分发挥材料的高强度性能，而对碳纤维板施加预应力则能够达到最佳的效果。本次研究就设计8根试验梁，使用碳纤维板锚具和张拉装置对其进行加固，然后将预应力碳纤维板侧贴在混凝土梁上，以此了解预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力的效果。 1试验设计 1.1试验目的 对预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力进行研究。通过对不同预应力、规格、粘贴高度和长度以及配筋率等条件不同的碳纤维板进行试验，了解相关参数对加固梁承载能力的影响，比较分析该种加固法对混凝土梁的承载力、抗弯刚度以及抗裂性能等情况的影响。 1.2试件设计 本次试验一共设计了8根钢筋混凝土梁进行抗弯试验，试件强度设定为C30，试件全长3200mm，净跨3000mm，截面尺寸设为150*300mm；受拉区纵筋为2B18与2B20，受压区纵筋通畅布置为2?10，箍筋剪跨段为?8@60，纯弯段为?8@120，碳纤维板规格为1.2mm*50mm以及1.2mm*100mm。 本次试验中，对8根梁进行编号，编号为A1-A8。A1作为不加固的对比梁，不进行任何操作。详细设计参数可见表1。表1 A1-A8试件梁各项设计参数 1.3试验的观测 试验量测内容：①裂缝开展以及分布情况；②混凝土梁跨中挠度；③受拉钢筋的应变情况；④碳纤维板的应变情况；⑤纯弯段受压区混凝土的应变情况；⑥梁的开裂荷载数据以及屈服荷载数据和极限荷载数据。 测点位置：应变片：①试件纯弯段顶部受压区（并排两个应变片-规格100mm*3mm）；②试件跨中侧面（沿高度布置5个-规格100mm*3mm）；③受拉钢筋跨中位置（2个-规格5mm*3mm）；④碳纤维板上（延长度方向布置-规格5mm*3mm），间距保持为150mm，均匀布置直至两端锚固处。位移计：试件跨中（测量变形情况）、加载点（测量变形情况）以及支座处（测量沉降情况）。 1.4试件加载 采用MTS加载系统进行加载，采用DH3815应变仪进行应变测量[2]。 加载过程：分级进行加载；每级荷载为5kN，持续时间为10min，加载到荷载结束时间不得短于10min，加载同时对时间的变形情况进行记录；混凝土、钢筋以及碳纤维板的应变情况以及裂缝的开展情况，要在持荷3min后进行数据读取；加载直到试件破坏。 1.5注意事项 ①在进行混凝土浇筑前应当预先在相应位置粘贴应变片，并做好防水、防潮工作，以免影响试验效果； ②做好应变片引出线和测点的编号工作，便于试验后记录相关信息； ③试验前要对各项设备和仪器进行检查、修整，保证结果的有效性和准确性。
碳纤维粘贴加固方案
目录 一、编制依据: (2) 二、加固范围： (2) 三、工程概况： (2) 四、施工准备 (2) （一）技术准备 (2) （二）资源准备 (3) （三）项目机构设置 (4) 五、施工工法和技术措施 (4) （一）、碳纤维粘贴 (4) （1）材料要求 (4) （2）碳纤维加固施工方法 (5) （3）碳纤维加固施工要点 (8) （4）碳纤维加固施工质量检查及验收 (8) 六、土建和其它工种注意事项 (9) 七、质量保证措施 (9) 八、安全文明施工措施 (10)
一、编制依据: 《建筑抗震加固技术规程》JGJ11--98 《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS146-2003 《碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》CECS146-2003 广州智海建筑工程技术有限公司设计的加固图纸 二、加固范围： 颍东区冉庙中心学校宿舍楼一层顶混凝土梁、板设计混凝土强度C30，经采用回弹法及钻芯法对梁、板混凝土抗压强度现场检测评定，一层梁、板现龄期混凝土批量强度推定值为20.3MPa，不满足设计要求，对梁进行结构构造加固。 颍东区冉庙中心学校食堂一层顶混凝土梁、板设计混凝土强度C30，经采用回弹法及钻芯法对梁、板混凝土抗压强度现场检测评定，一层梁、板现龄期混凝土批量强度推定值为20.1MPa，不满足设计要求，对梁进行结构构造加固。 具体加固位置详见加固图纸。 三、工程概况： 1、工程名称：阜阳市颍东区冉庙中心学校宿舍楼、食堂加固工程 2、建设单位：阜阳市颍东区教育局 3、设计单位：广州智海建筑工程技术有限公司 4、总包单位：安徽省阜阳市东盈建设发展有限公司 5、加固施工单位：安徽省阜阳市成天加固工程有限公司
碳纤维加固工程合同
碳纤维加固合同 发包方（甲方）： 承包方（乙方）：
甲方: 乙方: 根据《中华人民共和国经济合同法》和《中华人民共和国建筑法》及其他有关法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚信的原则，经过平等协商制定本合同，双方同意并忠实履行如下条款： 一.工程地点及名称: 南昌市创 二.工程范围: 凯信建研300g/m2碳纤维布加固，加固范围由甲方指定，甲方指定区域之外的碳纤维加固不予计量，工程量按实做面积计算。 三.工程价款: (a).碳纤维布加固按40元/米，（垂直于裂缝方向的碳纤维布每块宽0.2m，长0.8m，长于0.8m的按0.8m长计工程量，沿裂缝方向的碳纤维布按甲方指定的长度铺贴） (b).此单价包括本工程所需之设备、辅材（耗材）及为完成本工程所需之一切物品: 机具、运费、搬运费用、工人工资及来回路费、生活费、一般支出费、利润、保险费等。所有乙方施工人员一切吃由乙方自理，并包含一组由甲方随机指定位置的碳纤维检测费用。 (c).此次工程的活动脚手架、施工围挡、施工电源由甲方配备到位，垃圾外运和施工区域的原貌恢复在乙方负责范围之内。 四.质量等级： (a) 工程质量必须符合《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)及行 业等现行相关之最新的法律、法规及标准规范；
(b) 工程完工前3天，乙方将以书面形式通知甲方，如工程内容尚未完成或质量不合 格的，由乙方在甲方确认的期限内返修后再进行验收，直至符合要求为止，按最后验 收后合格的日期为完工日期，由此发生的费用由乙方承担。 (c) 因乙方原因工程质量达不到约定的质量标准，乙方承担违约责任。甲方可要求乙方返工，乙方应按甲方要求返工，直到符合约定条件。因乙方原因达不到约定工程质量标准的，由乙方承担返工费用，工期不予顺延，返工后仍不能达到约定质量标准的，甲方有权委托第三方完成该工程，所需一切费用由乙方承担并应承担由此造成的工期延误的违约赔偿责任 (d) 加固用的碳纤维及辅材采用国产凯信建研300g/m2，碳纤维布性能指标不得低于国标二级。 五.工程期限: 甲方通知进场之日起20天内完成 六.付款方式: (a) 本工程无预付款。 (b) 工程完工后，经甲验收合格，支付已完工程量的 80% 。 (c) 半年内无质量问题出现付款至 90% ，剩下的 10 % 作为质保金扣留。 (d) 保修期与主体结构合理使用年限相同，贰年内无遗留问题，无息支付 5% 的质保金。如甲方认为还有与工程有关的工作有待承包商完成，则甲方有权扣留余款，直到这些工作完成。 七.施工管理: (a).乙方应派富有工程经验之带班人员常驻于工地,依照工程施工进度时间表, 切实执行并遵照业主所委托之工程师之指示照图施工;业主或其指定之工程师认为乙方所派 带班人员不能胜任时,得要求乙方更换之,乙方应立即撤换,并不得借故向甲方要求赔偿。 (b).乙方所雇工人必须具备相应工作技能,倘不善工作,不听指挥,或不守秩序,经业主或 甲方通告后,乙方应于二十四小时之內,予以撤换,不得再用。 (c).本工程在未正式完工交付业主接管前,所有已做工程以及存于工地之机具、材料、概由乙方负责保管与防护。凡一切非人力所能预防,或意外损坏,皆由乙方完全负责。甲方有义务协助乙方做好保管与防护工作。
碳纤维布加固方案
施工组织设计（专项施工方案）报审表 工程名称：大目湾新城规划4路道路工程Ⅰ标段编号：A2
大目湾新城规划4路道路工程Ⅰ标段1号桥 预制板梁 防 水 剂 专 项 施 工 方 案
编制人职务（称） 审核人职务（称） 批准人职务（称） 批准部门（章）浙江建安实业集团股份有限公司 编制日期二〇一四年四月二十五日 规划4路Ⅱ标段1号桥为三跨3×10m预应力砼简支梁桥，中心桩号DK1+296，正交。桥台采用重力式U形桥台，基础为双排Φ80cm的钻孔灌注桩接承台结构。桥墩为桩接盖梁式，采用单排Φ100cm的钻孔灌注桩基础+Φ80cm立柱。桥梁上部结构采用10m的预应力砼空心板梁，板梁高度60cm。板梁采用C50砼，台帽、桥墩盖梁、承台及立柱均为C30砼。台身、翼墙采用C30片石砼。板梁支座采用GJZ15×25×2.8m板式橡胶支座。 因桥梁主体结构实体检验预应力梁板钢筋保护层厚度结果不符合设计及规范要求，影响了桥梁板的承载力，须对梁板进行加固补强，特编制梁板加固处理方案。 粘碳纤维加固工程施工工艺 工艺流程： 混凝土表面处理→粘贴面修补找平(若平整，此步骤可省去)→配置底胶→涂底胶→卸荷(根据实际情况和设计要求，此步骤有时省去)→配置面胶和裁剪碳纤维布→粘贴碳纤维布→固化→检验→维护 施工工艺： 1、混凝土基底处理
1）、将混凝土构件表面残缺、破损部分剔凿、清除干净并达到结构密实部位2）、检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，需进行必要的除锈处理 3）、对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，用高于原构件混凝土强度的环氧砂浆进行修补、复原、达到表面平整 4）、裂缝修补。缝宽小于0。2mm的裂缝，用环氧树脂胶泥进行表面涂抹密闭，大于或等于0。2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。 5）、将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位，模板的段差等）打磨平整。修补后的段差要平顺。 6）、棱角的部位，用磨光机磨成圆角。圆角半径最小不得小于20mm 7）、清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。 8）、施工前应按设计图纸在需加固部位放线、定位。 2、涂底涂树脂 1）、把底涂树脂的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器拌合均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。超过可使用时间不得再用。2）、在底涂树脂中严禁添加溶剂。含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。 3）、用滚筒刷均匀地涂抹底涂树脂。 4）、底涂树脂干燥时间因气温不同，一般在3小时到1天之间变化。 5）、底涂树脂固化后，在构件表面有凝结凸起时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土基面，应再补涂底涂树脂。 6）、根据施工部位的温度、湿度，选择适当的底涂树脂（参见表2）。在气温5℃以下、相对湿度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上，有结露现象而无有
预应力碳纤维加固桥梁混凝土结构施工工法
预应力碳纤维加固简支桥梁混凝土结构施工工法 1．引言 随着我国经济的高速增长和交通量的迅猛增加，大量的桥梁处于高负荷运行状态。混凝土桥梁结构在长期使用环境(如荷载、碳化、冻融、化学介质侵蚀等) 作用下，引起结构开裂，桥梁的承载能力降低，使用年限缩短，甚至出现桥梁坍塌情况。 为了适应我国未来经济发展的需求，以节约投资和可持续发展为原则，在桥梁梁板结构功能没有完全丧失，只是性能减弱及安全度下降的情况下，对其进行补强与加固处理，达到提高其承载能力、恢复其工作性能及延长其正常使用年限效果。XX顺畅高等级养护XX在杭金衢高速公路后徐桥应用了预应力碳纤维加固桥梁混凝土结构技术，取得了良好的经济效益和社会效益，现将预应力碳纤维加固桥梁混凝土结构施工工艺总结编制成工法。工法中涉及的预应力碳纤维加固技术课题成果经省厅鉴定，达到国际领先水平。 2．工法特点 采用本工法的预应力碳纤维加固桥梁混凝土结构技术有如下特点： 2.1本工法裂缝修补与结构补强同时进行，选用缓粘结灌缝胶，保证预应力X拉时灌缝胶尚未完全硬化，便于结构变形的恢复。 2.2采用预应力碳纤维加固的混凝土结构可以抵抗各种酸、碱、盐的腐蚀，极大地降低了结构的维护费用，延长了结构的使用寿命。 2.3本工法采用嵌入式预应力X拉技术，其特点是先锚固后X拉，以构件本身和先前的锚固作为X拉受力装置，无需复杂的X拉机具，方法简便易行。 2.4采用预应力碳纤维加固的混凝土结构可有效提高被加固桥梁的抗弯、抗剪、抗疲劳强度，恢复挠度变形，闭合裂缝，增加刚度。 3．适用X围 本工法适用于处于通车状态下中小跨径（≤20m）以内的混凝土简支梁桥结构的加固修补。 4．工艺原理 使用弹性环氧树脂结构胶对桥梁结构现有的裂缝进行灌缝，对裂缝进行初步封闭；用机械锚具将碳纤维布安装在构件的设计部位，采用嵌入式预应力X拉技术将碳纤维布X拉至设计的预拉应力，同时进行灌胶粘贴，二次锚固后拆除夹具。利用碳纤维材料良好的抗拉强
预应力碳板加固技术
1、碳纤维板介绍 碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品，主要用于制备先进复合材料，广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域。随着碳纤维成本的降低及先进低成本制造复合材料技术的突破，碳纤维复合材料在土木工程领域，作为最适合的纤维复合加固材料，其使用量正在逐年急剧增长。 碳纤维板是一种碳纤维加固补强单向板材，其成型工艺是将碳纤维浸渍树脂后在模具内固化并连续拉挤成型。采用优质碳纤维原料与良好基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能。制成的碳纤维单向板材能充分发挥碳纤维的强度和弹性模量，在施工时可免除碳纤维单向织物的树脂固化阶段，强度利用效率高，施工方便。 碳纤维板弹性模量约为165～185GPa，抗拉强度高达2400～2800MPa。 2、预应力碳纤维板加固技术介绍 碳纤维材料弹性模量与钢筋相近、但抗拉强度是普通钢筋的10倍。要发挥碳纤维材料抗拉强度需要1.7%的拉伸应变，而钢筋屈服时拉伸应变仅为0.15%；当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服、混凝土结构就已经发生破坏（钢筋拉断，混凝土压坏）时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的10%左右。因此，传统不加预应力的碳纤维加固混凝土结构技术，无法发挥纤维增强复合材料的高强度特性，造成资源的浪费。 而预应力碳纤维板锚固体系，通过对碳纤维增强复合材料施加预应力来克服上述缺陷。对碳纤维施加了预应力后，避免了碳纤维片材应变滞后的现象，使碳纤维板强度有效发挥，提升结构承载力，同时提高受弯构件的抗弯刚度，减小原构件的挠度，抑制构件变形和裂缝扩展，解决了碳纤维强度和弹性模量比值过高的矛盾，对碳纤维强度的利用远远超出未施加预应力的情况，具有非常良好的经济效益和社会效益。 3、预应力碳纤维板加固技术优势 与其他加固方法（加大截面法、外包钢加固法、外部粘钢加固法、预应力加固法、增设支点加固法、喷射混凝土加固法、碳纤维布加固法等）相比，预应力碳纤维板加固法具有以下优点： 1）高强高效 预应力碳纤维板加固技术充分发挥了碳纤维材料的高强性能，有效提升结构承载力与抗弯刚度，节约碳纤维用量，降低工程总造价。 2）重量轻、空间要求小
碳纤维粘贴加固施工方案
混凝土楼板碳纤维加固施工方案 一、工程概况 工程名称：春风与湖三期工程 建设单位：重庆海外集团有限公司 施工总承包：五洋建设集团股份有限公司 项目地址：重庆市九龙坡区陈家坪朝阳村1号 本工程为商住楼工程，混凝土工程为商品混凝土。由于混凝土收缩和承受不均匀荷载等造成局部板底裂纹，现对开裂楼板采用碳纤维加固。 根据碳纤维加固要求：对开裂楼板采用碳纤维布进行加固处理；但在碳纤维布加固施工前，需要对开裂楼板进行以下方法进行处理： 一、先对吊顶进行照相留底，确保修补后恢复装修。 二、对整改区域进行农膜覆盖，避免污染 三、剔除板裂纹周边的水泥砂浆找平层或涂料层。 四、对加固部位的混凝土基层按规范和施工工艺进行打磨和清理。 五、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对于较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。 五、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。 六、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R3 10mm）。 七、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。使用中国建科院研制生产EC高强度聚合物砂浆修补表面凹陷底部分。 对经过剔凿、清理部分混凝土结构，用高于原结构混凝土强度一个等级的环氧砂浆进行修补、复原，达到表面坚实和平整，具体按以下方案对楼板和梁进行碳纤维加固。
二、编制依据 1、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013） 2、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015) 3、《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013） 4、竣工验收前的类似问题检测报告。 5、施工现场实际情况 三、施工要求 1、一般要求 粘贴碳纤维片材加固修复结构应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复方案和施工技术措施。 2、材料要求 1）采用高性能、粘结强度高的A级环氧性面料纤维粘浸胶。 2）碳纤维布300克/平米，抗拉强度大于等于3500MPa。 3）粘贴碳纤维织物加固混凝土结构板时，应使用与基材及碳纤维有良好适配性的粘结剂。使用前确定碳纤维布及粘接剂性能检测合格。 3、施工工艺流程： 施工准备→脚手架搭设→表面处理→配制并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平整处修复处理→配制并涂刷浸渍树→脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维片材→表面防护→回复涂料、吊顶→脚手架拆除→清洁打扫 四、施工工序 1、施工准备 1)粘结剂必须有合格证明及检验报告。 2)碳纤维布必须有合格证明及检验报告。 3)压接钢片及射钉必须有合格证明及检验报告。 4)主要机具：角磨机、吹风机、滚压机、射钉枪等。
预应力碳纤维复合板加固法详解
预应力碳纤维复合板加固法详解 预应力碳纤维复合板加固方法适用于截面偏小或配筋不足的钢筋混凝土受弯、受拉和大偏心受压构件的加固。本方法不适用与素混凝土构件，包括纵向受力钢筋一侧配筋率低于0.2%的构件加固。 目前预应力碳纤维复合板常用宽度有500mm、100mm，常见厚度有1.2mm、1.4mm、2.0mm、3.0mm。执行标准有GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》、GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》、GB/T14370-2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》、JTG/TJ22-2008《公路桥梁加固设计规范》。 一、预应力碳纤维复合板简介 预应力碳纤维复合板加固系统是一种应用于桥梁、大跨度等受弯构件的主动加固技术。通过预应力碳纤维板的张拉，提升构件的承载能力，同时减少扰度变形，减少封闭构件裂缝。具有碳纤维材料轻质、高强、耐老化的优点;同时提升了碳纤维抗拉强度利用率。 二、CFPP预应力碳纤维复合板应用范围 钢筋混凝土桥梁的控制裂缝加固； 钢筋混凝土桥梁的板梁、箱梁、T梁抗弯加固；
民用建筑、工业厂房等建筑，大跨度结构梁、板的抗弯加固、控制裂缝加固等； 大跨度钢筋混凝土桥梁加固，提升承载能力，广泛应用于预应力或非预应力桥梁结构。 三、预预应力碳纤维复合板特点 预应力碳纤维板最大的优点为主动加固，并且使用预应力碳板进行加固，几乎不增加自重和可不卸载进行加固。减小结构变形、有效提高结构承载能力、充分发挥碳纤维抗拉强度。 四、CFPP预应力碳纤维板系统组成 预应力碳板系统由预应力碳板、配套碳板粘结剂、张拉锚固单元三部分组成。 张拉锚固单元系统组成 预应力碳板张拉锚固单元由固定端锚具、张拉端锚具、固定端支座、张拉端支座、压条、锚栓、配套螺母垫片、张拉工装等组成。 其中张拉工装含张拉杆、张拉端挡板、千斤顶、手压泵，用于配合进行张拉施工。 预应力碳纤维板张拉锚固单元、系统锚固端、系统张拉端
碳纤维加固计算,典型框架梁计算书
碳纤维矩形受弯构件正截面加固计算 一、工程信息 工程名称: 浙江长征化工有限公司构件编号: 2/B-D,3/B-D梁 设计人: 上海杰固建筑科技有限公司校对人: 审定人: 负责人: 日期: 2011年11月9日 加固原因: 梁混凝土严重碳化腐蚀，梁钢筋锈蚀严重，需恢复原结构承载力，消除结构病害。 二、依据规范 《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)① 《混凝土结构加固设计规范》(GB50367－2006)② 三、示意图 四、计算信息 1. 原构件信息 截面宽度: b＝300mm 截面高度: h＝900mm 混凝土等级: C20 受拉钢筋等级: HPB235 受压钢筋等级: HPB235 受拉钢筋面积: A so＝2946mm2 受压钢筋面积: A so'＝226mm2 受拉钢筋合力点到边缘距离a＝35mm 受压钢筋合力点到边缘距离a'＝35mm 受拉钢筋排数1排 2. 加固信息 纤维名称: 织物二级 结构等级: 重要构件 纤维厚度: t f＝0.167mm 纤维层数: n f＝3层
板材类型: 现场粘贴板 梁两侧粘贴纤维高度: h c ＝900 3. 荷载信息 是否考虑二次受力: 计算 初始弯矩: M ok ＝50kN.m 设计弯矩值: M ＝500kN.m 五、计算系数 1. 受拉钢筋抗拉强度 f yo ＝210N/mm 2 受压钢筋抗拉强度 f yo '＝210N/mm 2 受拉钢筋弹性模量 E s ＝210000N/mm 2 2. 混凝土抗压强度 f co ＝9.60N/mm 2 混凝土计算系数 α1＝1.0 3. 碳纤维复合材设计计算指标 纤维抗拉强度设计值 f f ＝1600M pa 纤维弹性模量 E f ＝230000M pa 纤维抗拉应变设计值 εf ＝0.007M pa 4. 混凝土净高 h o ＝865mm 六、计算 1. 原受弯构件加固前相对受压区高度 ξb ＝β11＋f yo E s εcu ＝0.614 2. 原混凝土受压区高度 【7.2.1－2】① x ＝A so f yo －A so ' f yo 'α1 f co b ＝2946×210－226×2101.00×9.6×300＝198.33mm 3. 判断原结构是否需要加固 【7.2.1－1】① M 1＝α1 f co b x (h o －x 2)＋f yo ' A so ' (h －a ') ＝1.0×9.6×300×198.33×(865－198.332)＋210×226×(900－35) ＝478.50kN.m ＜M ＝500.00kN.m 需要加固 4. 混凝土受拉截面面积 【8.1.2－1】① A te ＝0.5 b h ＝0.5×300×900＝135000mm 2 5. 综合考虑受弯构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀以及钢筋排列影响等的计算系数 ρte ＝A so A te ＝2946.00135000.00＝0.022 σ0＝M ok 0.87×A so ×h o ＝0.00 αf ＝1.04 查表【9.2.8】② 6. 判断是否计算二次应力和计算εfo 取值
预应力碳纤维板粘贴施工方案
GB50319-2000 A2 施工方案报审表 工程名称：S7201东营港疏港高速油田生产跨线桥维修加固工程编号：
施工组织设计（施工方案）审核表
注：附施工组织设计（施工方案） 山东省建设工程质量监督总站监制S7201东营港疏港高速油田生产跨线桥
维修加固工程 预应力碳纤维板粘贴方案
编制单位：东营市瑞达建设工程有限公司 编制日期：2016年5月 第一节编制依据 一、S7201东营港疏港高速油田生产跨线桥维修加固工程合同文件。 二、⑴、《公路工程技术标准》（JTGB01—2003） (2)、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50---2006） ⑶、《道路交通标志和标线》（GB5768---2009） ⑷、《公路养护技术规范》（JTG H10---2009） ⑸、《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81---2006） ⑹、《公路护栏安全性能评价标准》（JTG B05---01---2013） (7)、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004） (8)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004） ⑼、《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008） (10)、《公路桥涵养护规范》（JTJ001-2004） (11)、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）等 三、业主对工期、质量的要求。 四、踏勘工地，从现场调查、采集、咨询所获取的资料。 五、结合我公司实际情况，现有机械设备、施工能力及同类工程施工经验和机械化作业水平。
第二节编制原则 一、遵循业主要求，确保实现质量、安全、工期、环境保护和文明施工等各方面的工程目标。 二、指导思想是：施工技术先进、施工方案可行、重信誉守合同、施工组织科学、按期优质安全建成，不留后患。 三、严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。 四、贯彻执行国家和当地政府的方针政策、遵守法律法规。 五、重视生态环境，在施工期间及竣工通车后不破坏当地环境。 六、坚持项目法管理的原则。通过与业主、管理公司、监理工程师和设计部门的充分合作，综合运用人员、机械、物资、技术、资金和信息，实现质量和造价的最佳组合。 七、坚持用工制度的动态管理。根据工作的需要，合理配备劳动力资源。 八、充分发挥我单位“设计、科研、施工、修造”四位一体的专业优势，做到依靠科技，精心组织，合理安排，突破难点。确保优质高效地完成本合同段的建设。 第三节工程概况 一、概述 油田生产跨线桥位于东营港疏港高速桩号K4+326处，桥梁全长55m，桥梁全宽8m，桥宽组合为7m（行车道）+2*0.5m护栏。桥梁上部结构采用2孔跨径20m预应力混凝土空心板；下部结构采用双柱式墩，基础为桩基础；采用重力式桥台，扩大基础。桥梁荷载等级为汽-超20级，于1995年10月建成通车。
结构碳纤维板加固技术施工方法
卡本结构碳纤维板加固技术施工方法 一、前言 碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步比较晚，但随着我国交通运输业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计标准低、承载能力弱，加上超载车辆的破坏，已不能满足目前日益繁重的交通运输需求,亟需进行维修、加固。目前常用的加固方法有很多，碳纤维加固应用比较广泛。碳纤维加固方法主要有碳纤维布和碳纤维板加固2种。其中碳纤维板材是用碳纤维和树脂拉挤成型的复合材料，秉承了碳纤维自重轻、轻度高和耐腐蚀等特性。其纤维体积含量高，再配套碳板专用树脂，用于碳板加固工程中。 二、特点 1、抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍; 2、重量轻，作业轻松，补强后基本不增加构件的自重和尺寸; 3、耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候的变化; 4、施工便捷，粘贴1层碳纤维板的补强效果相当于4～8层碳纤维布，从而可以更大程度的提高结构性能，施工质量易保证; 5、适用范围广，混凝土构件、木结构、钢结构均可进行加固，可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能等; 6、施工后也很容易进行目视或锤击法检查。 三、适用范围 ◆ 混凝土构造物的板及梁的补修、补强; ◆ 壁和板周边的开口处补强;
◆ 木造建筑物的梁等的补强; ◆ 桥板、桥墩、桁的补强; ◆ 隧道、电缆管线的补修、补强。 四、工艺原理 用碳纤维和树脂拉挤成型的复合材料碳纤维板材配之碳纤维板专用树脂，粘贴于构件表面，形成一个新的复合体，与原有构件共同承受承载能力、抗震能力等，提高结构的强度和刚度。 五、工艺流程及操作要点 工艺流程可以归纳为：施工准备→基面处理→配制浸渍树脂→粘贴碳纤维板→固定碳纤维板→表面防护 1、施工准备 拟定施工方案，准备工具和材料。 2、基面处理 (1)混凝土基体 去除表面的油质、灰尘和其他松散骨料，修复表面大的不平整部分或孔洞，使表面有足够的水平度，必要时需使用轻度喷砂、打磨或其他有利于粘接的施工方法处理(注意混凝土基材内力应高于1.5N/mm2才能进行外部加固); (2)钢材基体 去除表面灰尘、油和油脂、铁锈、水锈、碾压表皮，建议高压清洗、研磨或喷砂; (3)木材基体
碳纤维预应力加固方法
权利要求 1、一种碳纤维预应力加固施工方法，其特征在于 ①对需加固的结构底部进行表面处理（打磨、涂底涂、涂找平腻 子、涂粘贴树脂） ②按需加固构件的尺寸确定碳纤维需裁剪的形状、尺寸、并在其 两端（顺纤维方向）粘贴具有一定刚性的材料板。待粘贴胶固化后，按原定形状和尺寸裁剪下来。 ③在需加固梁两端固定专用支架，每端固定支架分左侧和右侧两 部分，将裁剪好的碳纤维布两端的刚性材料板分别倒扣在两块专用张拉连接板的凹腔内，使碳纤维布位于张拉连接板上表面。 ④两块专用张拉连接板分别固定在梁两端的专用支架上。待涂在 构件底部的粘贴树脂表干后，两端张拉连接板的两根螺栓分别穿入梁两侧支架，用螺帽固定。张拉端的螺杆较长，固定螺帽后面剩余的螺杆穿过千斤顶，并在千斤顶顶部用垫块及螺帽固定在千斤顶的伸缩缸上。 ⑤张拉端的两只千斤顶用一个油泵控制并保持张拉力相同。 ⑥千斤顶张拉到位后，将两端的刚性材料用专用工艺固定在需加 固的构件底部。 ⑦千斤顶卸载，撤除支架及张拉连接板。 ⑧碳纤维表面涂粘贴树脂，使其能与构件底部已涂的树脂混为一 体。
2、根据权利要求1所述的碳纤维加固施工方法，其特征在于所述 碳纤维布张拉应变值为5000～8000微应变。 3、一种碳纤维布预应力加固专用设备，其特征在于它由两组固定 支架和一个张拉连接板组成，张拉连接板留有凹腔，其作用在于使已在碳纤维布端部粘贴的刚性材料板倒扣在凹腔内，完成连接板与碳纤维的连接，并使碳纤维布位于连接板的上表面。连接板端部有螺栓，固定端螺栓超过螺帽固定在支架上，张拉端的螺栓比较长，固定螺栓后面有剩余螺栓，可穿过穿心千斤顶并固定在千斤顶伸缩缸上。专用固定支架形状成T字形。通过锚固螺栓锚固在梁两侧，两只支架为一组，垂直于梁侧面的钢板作为张拉连接板的固定点或张拉支点
碳纤维补强加固混凝土结构
碳纤维补强加固混凝土结构 碳纤维是目前世界上已知的工程材料中比强度最高的，特别突出的是具有极高的抗拉强度和弹性模量。碳纤维布制成复合材料后的比重降低至钢铁的五分之一，是非常轻质的材料。同时，碳纤维又是一种力学性能优异的新材料。工程用的碳纤维是以高纯度的聚丙烯腈（PAN）为原料经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝，使一定量纤维的表面积增大很多，更利于加强与树脂胶的结合。施工中，树脂胶充分进入纤维之间，将各条纤维丝完全包裹起来，形成物理性能优异的复合材料。测试证明，碳纤维的抗拉强度可达4500N/mm2以上，形成复合材料后为3500N/mm2以上，分别是普通合金结构钢的9倍和7倍左右。碳纤维复合材料的弹性模量略高于普通钢材，碳纤维材料还具有优异的抗腐蚀性，对空气中氯离子含量高的沿海地区的结构加固工程特别适用。 碳纤维增强水泥：混凝土、水泥灰浆、水泥砂浆系列材料价格低廉，耐火、耐热、耐蚀性能优良，压缩强度也高，因此在土木建筑、海洋工程方面被大量使用。碳纤维增强水泥复合材料，在承受负荷时表面不再产生肉眼可见的龟裂，其拉伸强度和弯曲强度、弯曲韧性比不增强的高几倍到十几倍。其耐冲击性也得到改善。 由它制成的构件尺寸稳定，同时还具有防静电性、耐磨耗、耐腐蚀等性能，因而这些技术近年来得到较快发展。国外用碳纤维增强水泥的典型例子是：伊拉克巴格达建成的AL-Shaheecl纪念碑，在此大型建筑
结构上全面使用了碳纤维增强水泥；日本东京的37层的ARK事务所大楼外墙装修的幕墙，由碳纤维增强水泥灰浆制造。此后日本又陆续在大型建筑物上应用，并应用到桥梁建设中。 当前工程结构加固主要是应用碳纤片材。碳纤片材：有板状和布状编物两种，碳纤布更能适应不同结构外形的需要。碳纤布性能优劣除强度指标外，很重要的一点是对粘结剂的渗透性，和对粘结剂的消泡性能，这主要取决于碳纤布的编织技术，有些片材未经编织或无间隙，均会影响粘贴效果。主要的使用方法是将浸透了树脂胶的碳纤维布贴合到钢筋混凝土的受拉部位，如桥板的底面、梁体或桥墩的表面，并使其与混凝土结合成为一体，从而达到加固结构的目的。本方法还被广泛地用于隧道衬砌、建筑物的梁、柱等混凝土结构的加固补强工程。国内工程界已注意到此新兴的领域，各高等院校竞相投入在量人力和资金，成立课题组进行专题研究，相应设计规范正在审批中。近年国内许多加固工程已相继采用碳纤布进行加固，遍及建筑结构和铁路、公路桥梁，如广州古建筑六榕塔、广州市某立交简支梁桥、某高架路预应力箱梁、某高架路墩柱、海口市人民桥等；碳纤布加固突出的优点是加固后基本上不改变结构的外形，稍作处理则类似装修，在某五星级宾馆的梁板加固中被优先采用；但总的来说碳纤加固技术的应用在我国仍处于起步阶段，据有关报道，去年广州全年碳纤布用量仅为数千平米，相对于大量有待维修加固的桥梁和建筑物这是一个十分小的数字，应用前景应是很广阔的。
碳纤维加固讲解
砼结构碳纤维补强加固施工工法 主要完成人：张海波、刘阳、于文轩、杨斌、王萍1．前言 近年来，由于受施工质量及各种自然环境、人为因素的综合影响，已建成的 混凝土结构可能会出现承载力不足、混凝土表面裂缝等问题，影响结构的正常使用。这些问题大部分是能通过加固改造解决的。碳纤维（carbon fiber reinfo rced polymer简称CFRP）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等 优点。结构碳纤维加固方法是利用树脂类粘结材料将碳纤维片材（碳纤维布和碳 纤维板的总称）粘结于混凝土表面，以达到结构及构件加固补强的目的，是近年 来应用比较先进的加固方法。我公司自1999年承担湖北省建设厅“碳纤维用于 混凝土结构加固应用研究”课题后，通过若干年工程的检验，对该项施工工艺运 用娴熟，特将此编写为工法。 2．工法特点 2．1补强材料薄、重量轻，强度高：碳纤维片材基本不增加原结构尺寸及 自身重量。其抗拉强度是普通HRB335钢的7～10 倍，且具有优异的补强效果。 2．2 抗腐蚀：能有效地防护构件的混凝土和钢筋免受酸、碱、盐、水等介 质的腐蚀，应用面广。 2．3 耐久性能好，耐磨损、抗老化：碳纤维片与环氧树脂胶结材料本身及 经其补强的混凝土构件可以长期承受紫外线辐射。碳纤维复合材料的疲劳强度约 为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
2．4 保持结构原状，外形美观：碳纤维片材便于随构件原形裁剪、贴附。修复补强不增加构件高宽尺寸及体积，且表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。 2．5 施工简便，快捷：传统加固补强施工工艺如粘钢、外包混凝土方法必须进行大量混凝土剔凿、钢筋绑扎、焊接、浇筑混凝土以及大型机械设备吊装等作业，而碳纤维片加固补强施工对施工空间要求很低，便于在狭小空间作业，施工快捷，对周围的干扰很小。 3．适用范围 工业与民用建筑中钢筋混凝土梁、板、柱、剪力墙结构，桥梁涵洞、隧道、衬砌、钢筋混凝土烟囱、筒仓、池罐侧壁等，因结构损伤承载力不足及改变，且钢筋混凝土结构强度等级不小于C15，且长期使用的环境温度不高于60℃的钢筋混凝土结构，都可采用碳纤维加固施工工法加固、补强。 4．工艺原理 碳纤维加固是采用碳纤维片材（抗拉强度极高的碳纤维丝在高温下“拉拔”成型，单向排列成束，并经环氧树脂胶预浸而成的碳纤维增强复合片材），以环氧树脂作为胶结材料，将纤维片材沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损结构上，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，使增强贴片与原有钢筋共同作用，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度，延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展，从而起到加固补强的作用。必要时也可交叉粘贴单向纤维片材。整个工艺的关键在于碳纤维片粘贴的紧密性与牢固性，以保证与原结构形成整体，共同工作。
碳纤维片材结构加固计算与施工方法
碳纤维片材结构加固计算与施工方法 碳纤维复合材料加固修复技术是一项新型加固技术，该项技术是将碳素纤维这种高性能材料应用于结构工程加固，利用树脂类物质使碳纤维与需要加固构件贴合，使之成为复合体，通过其与构件的共同作用，实现对结构构件补强加固，提高受力性能的目标。 标签：碳纤维；补强；复合体；加固 前言 碳纤维片材用于混凝土结构加固始于发达国家，目前在国内发展迅速，该复合体加固技术的研究与应用已达到一定的水平，具有成本低，施工方便的特点，广泛应用于房屋、桥梁构件的维修、加固、补强。 1 材料特点及性能 碳纤维片材具有很高的抗拉强度，约10倍于普通钢材，比普通钢筋弹性模量高；材质本身柔性好，便于裁剪，易于加固操作，加固施工无需任何夹具、模板，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝；耐腐蚀及耐久性能好；自重轻（约200g/m2），密度只有普通钢材的1/4；基本不增加结构自重及截面尺寸；相对其它加固方法比较，碳纤维加固施工简便，不需大型施工机械及周转材料，可操作性好，施工周期短。 2 适用范围 碳纤维片材结构加固技术广泛适用于各种形式的钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固补强。 3 加固技术原理 碳纤维补强加固原理是采用碳纤维片材，配制专用的粘贴树脂胶将其粘贴在处理后的加固构件表面，胶体固化后与需加固构件组合成复合整体共同受力，达到构件加固目的。 结构加固采用的碳纤维片材，其性能指标要求具有较高的抗拉强度、弹性模量、延伸率等，在施工性和使用耐久性方面要求有较好的密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等；专用树脂包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，底层树脂、找平树脂的作用是为了提高碳纤维的粘结效果，粘结树脂的使用是为了使加固片材和加固构件能够复合为一个整体，共同作用，起到增强构件的抗弯、抗剪承载力，使结构构件得到加固、补强。 4 计算方法
碳纤维布加固技术
碳纤维布加固技术 一、特点 1、高强高效：抗拉强度2500～3550MPA，弹性模量2.35×105～5.0×105 MPA 。 2、重量轻，厚度薄：比重1.8g/cm3，每层后0.1～0.2MM，基本不增加加固 构件自重及截面尺寸。 3、适用面广：广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型、结构形状的加固修 复荷抗震加固及节点的结构加固。 4、施工便捷：不需大型机具，没有湿作业，无需动火，无需现场固定设施，施 工占用场地少，施工工效高。 5、高耐久性：由于不会生绣，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。 二、适用范围 1、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、筒体，壳体等结构。 2、适用于港口工程和水利水电等工程中混凝土结构、砌体结构、木结构的补强 荷抗震加固，特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。 3、基层混凝土的强度要求不低于C15。 4、施工环境温度在5～35℃范围内，相对湿度不大于70％。 三、工艺原理
加固机理是将碳纤维布采用高性能的碳纤维配套树脂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。 四、工艺流程及操作要点 1、工艺流程：卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护 2、操作要点： ①卸荷 加固前对于承受二次荷载的构件不需卸荷，不承受二次荷载的构件必需卸荷，卸荷方式如下： a.对老建筑采用拆除原有的吊顶、墙面装饰、地面面层、设备等方法，以达 到卸静荷的目的。 b.对一些不能卸静荷的构件，可采用千斤顶顶升的方式卸荷；对于承受均布 荷载的梁，应采用多点均匀顶升；对于有次梁作用的主梁，每根次梁下需设1 台千斤顶顶升，顶升吨位由设计计算确定。 c.卸活荷载 ②基底处理 a.混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除， 对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。 b.裂缝部分如有必要应首先进行封闭或灌浆处理。 c.用混凝土角磨机、砂纸等工具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件 基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥10mm）。