混凝土结构补强技术的新发展—碳纤维补强技术.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流混凝土结构补强技术的新发展碳纤维补强技术.精品文档.混凝土结构补强技术的新发展碳纤维补强技术碳纤维结构补强技术，是钢筋混凝土结构体外补强的一种新技术，在国外已经成熟，并得到广泛认同。几年来，公司与高等院校和科研单位等方面合作，经过消化吸收，这项技术在全国许多省市多项工程中成功应用。现在已经形成有口皆碑，用户辗转相传、新用户不断找上门来的局面。很明显，它必将如国外一样，使我国的混凝土结构补强技术得到新的发展。但它为什么会形成结构补强技术的一种新趋势？它的基本原理和方法是怎样的？我们必须从传统补强方法说起。一、混凝土结构的损坏及传统补强方法已建混

2、凝土结构损坏的原因很多，大致有以下几方面：设计不周、施工缺陷：这类问题本应避免，但无法杜绝，且近年因种种原因层出不穷，有的很严重；年久老化：建国以来和改革开放以来大规模建设的工程正分批陆续接近寿命期，甚至超期服役；腐蚀：受酸、碱、盐侵害，风化、水的渗透、冻融循环；意外灾害：地震、台风、凌汛、人为撞击、火灾等损坏；超载。以上原因直接导致混凝土粉化、疏松、剥落、开裂和钢筋锈蚀。使结构物裂缝扩展、刚度降低、挠度增大，承载力削弱甚至丧失。以致结构物涉险服役，严重的不堪再用。因此新世纪开始，我国将出现结构修复补强的浪潮，甚至会持续相当长时间。过去常使用的传统补强方法，主要有加大截面法、体外预应力法和外包

3、钢板法几种。加大截面法又名外包混凝土法。主要是将截面加宽、加厚、加高，以容纳新增钢筋。此法很有效，但增加结构体积和自重，造成肥梁胖柱、施工工序繁多、用工多、施工期长，且要用大型机械，还必须有很大施工空间；体外预应力法是在梁下加受拉弦杆，和立柱一起形成反拱架，补强效果好但也有上述各种缺点，特别是结构高度增大很多；外包钢板法又称粘钢法，除上述缺陷外，难于紧贴原结构表面，且不耐腐蚀，必须定期防锈。因此，传统补强方法的应用场合受到种种限制，甚至某些条件下无法采用。二、碳纤维补强的方法碳纤维补强的基本材料是将高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成为碳纤维增强复合材料片材(Car

4、bonFiberReinforcedPlastics或polymer，简称CFRP)。将片材用专门配制的环氧树脂粘贴在结构受拉面，树脂固化后与原结构形成新的受力复合体，碳纤维片即可与钢筋共同受力。由于碳纤维片分担了荷载，就降低了钢筋的应力，而使结构得到加固补强。高强度碳纤维片的抗拉强度可达3400N/mm2，比钢材高710倍。弹性模量有2.35105N/mm2至3.8105N/mm2等几种，与钢筋相近或略高。因此，有很好的与钢筋共同工作的性能。由于采用了不同配比、性能各异的环氧树脂料，可以使界面树脂渗入混凝土中，片材紧随构件外形粘贴，粘贴用的树脂料又具有较高粘结强度，能有效传递碳纤维片与混凝土

5、两种材料间的应力，保证不产生界面的粘结剥离。FRP在交通和建筑工程中的应用(一)梁、板结构补强各种类型公路、铁路桥梁、桥板和建筑物的梁、板都可应用。1、抗弯补强。碳纤维片贴在受拉一侧，即跨中的下部和连续板、连续梁、悬臂板、梁支座的上部，沿受力筋方向粘贴。由于碳纤维片弹性模量比钢筋稍大，受力时延伸率小于钢筋，故在结构受力时先行受力，随荷载逐渐增加达到两者变形协调时，两者共同受力并按一定比例分配。往往在补强前或者因原有钢筋锈蚀造成截面积不足，或因超载原有钢筋应力过大，补强后碳纤维分担了拉力，使钢筋应力大大降低，结构承载力得以提高。抗弯补强时，可以根据受力需要贴一层至多层。还可应用高弹性模量片材，补

6、强效果更显著。2、抗剪补强。通常是在梁靠近端部主拉应力较大的区域和有次梁或较大集中荷载作用的部位。补强时在梁的两侧面竖向粘贴，或与梁底形成U形环包。相当于增加抗剪箍筋以分担原箍筋的剪力。3、抗疲劳补强。工业厂房吊车梁、桥梁及桥面板，都可以粘贴碳纤维片以提高结构的疲劳抗力。桥面板上下同时粘贴效果更好。(二)柱、墩补强对桥墩、高架柱、建筑物独立柱和有翼柱，都可有效补强。1、中心受压柱的抗压补强，用碳纤维在柱中部横向环包，在受压区产生环向束缚作用，能提高抗压能力，降低柱的压屈系数。2、偏心受压柱，在柱受拉弯的侧面沿柱轴纵向粘贴，可有效补强。3、抗震性能补强，在地震或台风的横向力作用下，柱端弯矩和剪力

7、都很大，可以纵向粘贴和环包同时进行。既提高柱、墩横向抗力，又改善能量吸收性能，提高结构的延性，使结构抗侧向力能力显著提高。对于建筑框架结构和与帽梁刚结的桥梁墩柱、高架柱，可以在柱的上下端同时补强，个别上端横向约束较弱者，则可只考虑下端的补强。(三)剪力墙补强，在剪力墙单面或双面沿抗剪配筋方向粘贴碳纤维片。(四)高耸结构，如烟囱、水塔、筒仓、高杆灯架等，受力情况与墩柱类似，补强方法也类同。(五)环形受力结构，如水池、罐体的抗张力侧壁，可在单侧或双侧缠绕粘贴。(六)涵洞、隧道及衬砌，由于环向压力不均造成横截面各方位应力异常而产生纵向受拉裂缝，甚至衬砌剥落，以及由于地基沉降不均造成的纵向错位，都可采

8、取混凝土局部填补、置换和碳纤维片补强联合应用的办法。(七)封闭和防护功能。用碳纤维片粘贴可以将结构裂缝密闭，较宽较深的裂缝还可在贴片前用环氧树脂灌缝进行密闭，从而控制裂缝的进一步扩展，阻止水分渗入引起钢筋锈蚀，同时还具有增强抗腐蚀性能的作用。这就是在结构补强的同时，也带来了封闭和防护的副效应。相反，有些虽出现破损但承载力尚未降低的结构，也可以封闭和防护维修为主效应，同时也有结构补强的副效应。上述各种补强，以桥梁和一般建筑物的梁板结构补强占大部分，桥梁墩柱的抗震补强次之，其他结构补强只占很少部分。但它们在国外都已得到广泛应用、研究和使用考验。日本各种补强技术已有由建设省或各种团体编制的设计、施工

9、规范。在我国，上海凯诺加固公司已成功地在二十多项工程中应用，也编制了企业工法和规范。对于在国外业已成熟的碳纤维补强技术，我们也已成功掌握并积累了实际应用的丰富经验，相信它将在新世纪发挥威力。三、碳纤维补强技术的优越性综上所述，我们将碳纤维补强技术的特点和优越性归纳如下：(一)优异的力学性能，可有效应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展、增加结构的延性。(二)优异的化学稳定性，使经过补强和维修的结构具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力；具有足够的适应气温变化的能力。易于外加防火涂层后有效地防火。可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延

10、长结构寿命，这是包钢方法不可比拟的。(三)材料的轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略。这是传统方法做不到的。(四)施工工序简单，可用小型电动工具操作，不象传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停止运营或断路施工的时间，极大地降低经济损失和社会影响。(五)由于材料柔软，易于随结构外形粘贴，补强后不改变结构外形，同时便于用所需色彩涂装，而不显露补强痕迹。随着碳纤维补强技术的优越性在工程领域得到普遍认同，这项技术的应用将会愈来愈广泛

11、。随着有关科研的开展，工程实践经验的积累，新应用领域的进一步探索与开拓，这项技术将更加成熟，更加完善。我们上海凯诺加固公司希望与各位同行开展更有效而广泛的合作。众志成城，这项技术的应用必将呈现出更加广阔的前景。文 - 汉语汉字 编辑词条文，wen，从玄从爻。天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气在事物中的运行轨迹和原理。故文即为符。上古之时，符文一体。古者伏羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。-尚书序依类象形，故谓之文。其后形声相益，即谓之字。-说文序仓颉造书，形立谓之文，声具谓之字。-古今通论(1) 象形。甲骨文此字象纹理纵横交错形。文是汉

12、字的一个部首。本义:花纹;纹理。(2) 同本义 figure;veins文，英语念为:text、article等，从字面意思上就可以理解为文章、文字，与古今中外的各个文学著作中出现的各种文字字形密不可分。古有甲骨文、金文、小篆等，今有宋体、楷体等，都在这一方面突出了文的重要性。古今中外，人们对于文都有自己不同的认知，从大的方面来讲，它可以用于表示一个民族的文化历史，从小的方面来说它可用于用于表示单独的一个文字，可用于表示一段话，也可用于人物的姓氏。折叠编辑本段基本字义1事物错综所造成的纹理或形象：灿若锦。2.刺画花纹：身。3记录语言的符号：字。盲。以害辞。4用文字记下来以及与之有关的：凭。艺。

13、体。典。苑。献（指有历史价值和参考价值的图书资料）。采（a文辞、文艺方面的才华；b错杂艳丽的色彩）。5人类劳动成果的总结：化。物。6自然界的某些现象：天。水。7旧时指礼节仪式：虚。繁缛节（过多的礼节仪式）。8文华辞采，与“质”、“情”相对：质彬彬。9温和：火。静。雅。10指非军事的：职。治武功（指礼乐教化和军事功绩）。11指以古汉语为基础的书面语：552言。白间杂。12专指社会科学：科。13掩饰：过饰非。14量词，指旧时小铜钱：一不名。15姓。16 皇帝谥号，经纬天地曰文；道德博闻曰文；慈惠爱民曰文；愍民惠礼曰文；赐民爵位曰文；勤学好问曰文；博闻多见曰文；忠信接礼曰文；能定典礼曰文；经邦定誉曰

14、文；敏而好学曰文；施而中礼曰文；修德来远曰文；刚柔相济曰文；修治班制曰文；德美才秀曰文；万邦为宪、帝德运广曰文；坚强不暴曰文；徽柔懿恭曰文；圣谟丕显曰文；化成天下曰文；纯穆不已曰文；克嗣徽音曰文；敬直慈惠曰文；与贤同升曰文；绍修圣绪曰文；声教四讫曰文。如汉文帝。折叠编辑本段字源字形字源演变与字形比较折叠编辑本段详细字义名1右图是“文”字的甲骨文图片，资料来源：徐无闻主编：甲金篆隶大字典，四川辞书出版社。1991年7月第一版。“文”字的甲骨文字绘画的像一个正面的“大人”，寓意“大象有形”、“象形”；特别放大了胸部，并在胸部画了“心”，含义是“外界客体在心里面的整体影像、整体写真、整体素描、整体速

15、写”。许慎说文解字把“文”解释为“错画也”，意思是“对事物形象进行整体素描，笔画交错，相联相络，不可解构”，这与他说的独体为文、合体为字的话的意思是一致的。“说文解字”这个书名就表示了“文”只能“说”，而“字”则可“解”的意思。“文”是客观事物外在形象的速写，是人类进一步了解事物内在性质的基础，所以它是“字”的父母，“字”是“文”的孩子。“文”生“字”举例（以“哲”为例）：先对人手摩画，其文为“手”；又对斧子摩画，其文为“斤”。以手、斤为父母，结合、生子，其子就是“折”（手和斤各代表父母的基因）。这个“折”就是许慎所谓的“字”。“字”从宀从子，“宀”表示“独立的房子”，子在其中，有“自立门户”

16、的意思。故“字”还能与“文”或其他“字”结合，生出新“字”来。在本例，作为字的“折”与作为文的“口”结合，就生出了新的字“哲”。2同本义 figure;veins文，错画也。象交文。今字作纹。东汉许慎说文五章以奉五色。春秋左丘明左传昭公二十五年。注：“青与赤谓之文，赤与白谓之章，白与黑谓之黼，黑与青谓之黻。”美于黼黼文章。荀子非相茵席雕文。韩非子十过织文鸟章，白旆央央。诗小雅六月斑文小鱼。明 刘基诚意伯刘文成公文集3又如：文驾（彩车）；文斑（杂色的斑纹）；文旆（有文彩的旗帜）；文绣（绣有彩色花纹的丝织品；刺花图案）；文织（有彩色花纹的丝织品）；文鳞（鱼鳞形花纹）。4字，文字（“文”，在先秦时期

17、就有文字的意思，“字”，到了秦朝才有此意。分别讲，“文”指独体字；“字”指合体字。笼统地说，都泛指文字。） character饰以篆文。南朝宋范晔后汉书张衡传分文析字。东汉班固汉书刘歆传夫文，止戈为武。左传宣公十二年距洞数百步，有碑仆道，其文漫灭。王安石游褒禅山记文曰“天启壬戌秋日”。明 魏学洢核舟记文曰“初平山尺”。5又如：甲骨文；金文；汉文；英文；文迹（文字所记载的事迹）；文书爻（有关文字、文凭之类的卦象）；文异（文字相异）；文轨（文字和车轨）；文狱（文字狱）；文钱（钱。因钱有文字，故称）；文状（字据，军令状）；文引（通行证；路凭）；文定（定婚）。6文章（遣造的词句叫做“文”，结构段落叫做

18、 “章”。） literary composition故说诗者不以文害辞。孟子万章上好古文。唐 韩愈师说属予作文以记之。宋 范仲淹岳阳楼记能述以文。宋 欧阳修醉翁亭记摘其诗文。清 纪昀阅微草堂笔记7又如：文价（文章的声誉）；文魔（书呆子）；文会（旧时读书人为了准备应试，在一起写文章、互相观摩的集会）；文移（旧时官府文书的代称）；文雄（擅长写文章的大作家）；文意（文章的旨趣）；文义（文章的义理）；文情（文章的词句和情思）；本文（所指的这篇文章）；作文（写文章；学习练习所写的文章）；文魁（文章魁首）；文价（文章的声价）；文什（文章与诗篇）。8美德；文德 virtue圣云继之神，神乃用文治。杜牧感怀

19、诗一首9又如：文丈（对才高德韶的老者的敬称）；文母（文德之母）；文武（文德与武功）；文命（文德教命）；文惠（文德恩惠）；文德（写文章的道德）；文薄（谓文德浅薄）；文昭（文德昭著）。10.文才；才华。亦谓有文才，有才华 literary talent而文采不表于后世也。汉 司马迁报任安书11又如：文业（才学）；文英（文才出众的人）；文采风流（横溢的才华与潇洒的风度）；文郎（有才华的青少年）；文彦（有文才德行的人）；文通残锦（比喻剩下不多的才华）。12文献，经典；韵文 document;classics;verse儒以文乱法。韩非子五蠹言必遵修旧文而不穿凿。说文解字叙13辞词句。亦指文字记载 wr

20、itings;record。如：文几（旧时书信中开头常用的套语。意为将书信呈献于几前）；文倒（文句颠倒）；文过其实（文辞浮夸，不切实际）；文义（文辞）；文辞（言词动听的辞令）；文绣（辞藻华丽）。14自然界的某些现象 natural phenomenon经纬天地曰文。左传昭公二十八年15又如：天文；地文；水文；文象（日月星辰变化的迹象）；文曜（指日月星辰；文星）；文昌（星座名）。16文治；文事；文职。与“武”相对。 achievements in culture and education；civilian post文能取胜。史记平原君虞卿列传文不能取胜。文武并用。唐 魏征谏太宗十思疏精神折冲于

21、千里，文武为宪于万邦。明袁可立晋秩兵部右侍郎诰17又如：文臣，文吏（文职官吏）；文席（教书先生的几席）；文品（文官的品阶）；文帅（文职官员出任或兼领统帅）；文烈（文治显赫）；文员（文职吏员）；文阶（文职官阶）；文道（文治之道）；文业（文事）；文僚（文职官吏）。18法令条文 articles of decree而刀笔吏专深文巧诋，陷人于罪。史记汲黯列传19又如：文劾（根据律令弹劾）；文法吏（通晓法令、执法严峻的官吏）；文丈（规矩；制度）；文移（官府文书）；文牓（布告；文告）；文宪（礼法；法制）。20文言。古代散文文体之一；别于白话的古汉语书面语 literary language。如：半文半白；

22、文语；文白（文言文和白话文）。21文教；礼节仪式 rites则修文德。论语季氏22又如：文丈(崇尚礼文仪节)；文俗(拘守礼法而安于习俗)；文致(指礼乐)；文貌(礼文仪节)；文绪（文教礼乐之事）；文仪(礼节仪式)23指表现形式；外表 form;appearance。如：文服(表面服从)；文榜(告示、布告之类)；文诰(诰令)24指鼓乐，泛指曲调 music;tune。如：文曲(指乐曲)；文始(舞乐名)25谥号，谥法：勤学好问叫文 study deligently何以谓之文。论语是以谓之文。26姓动1在肌肤上刺画花纹或图案 tatto (the skin)被发文身。礼记王制。注：“谓其肌，以丹青涅之

23、。”文绣有恒。礼记月令2又如：文笔匠(在人身上刺花的艺人)；文身断发(古代荆楚、南越一带的习俗。身刺花纹，截短头发，以为可避水中蛟龙的伤害。后常以指落后地区的民俗)；文木(刻镂以文采之木)3修饰；文饰 cover up身将隐，焉用文之?左传僖公二十三年饰邪说，文奸言，以枭乱天下。荀子非十二子4又如：文过饰非；文致(粉饰；掩饰)；文冢(埋葬文稿之处)5装饰 decorate舍其文轩。墨子公输此犹文奸。文车二驷。明 归有光项脊轩志文马四百匹。史记宋世家若将比予文木邪。庄子人间世6又如：文巧(文饰巧辩)；文竿(以翠羽为饰之竿)；文舫(装饰华丽的游艇)；文饰(彩饰)；文榭(饰以彩画的台榭)；文舟，文艘

24、(装饰华丽的船)；文剑(装饰华丽的剑)；文舆(饰以彩绘的车)7撰写文章 write。如：文匠(写文章的大家)；文祸(因写文章而招来的灾祸)；文雄，文杰(指文豪)形1有文采，华丽。与“质”或“野”相对 magnificent;gorgeous其旨远，其辞文。易系辞下晋公子广而俭，文而有礼。左传僖公二十三年2又如：文巧(华丽奇巧)；文朴(文华与质朴)；文服(华美的衣服)；文砌(华美的石阶)；文背(不文雅，粗俗)；文轩(华美的车子)；文质(文华与质朴)3.柔和，不猛烈 mild;gentle。如：文烈(指火候温猛)4美，善 fine;good。如：文徽(华美)；文鸳(即鸳鸯。以其羽毛华美，故称)；文衣(华美的服装)5通“紊”。紊乱的 disordered惇宗将礼，称秩元祀，咸秩无文。书洛诰天子祭天下名山大川，怀柔百神，咸秩无文。汉书郊祀志上王者报功，以次秩之，无有文也。庆劭风俗通义山泽量1用于旧时的铜钱。如：一文钱2用于计算纺织物五扶为一首，五首成一文。后汉书