碳纤维布加固钢筋混凝土预制板的设计分析.pdf

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1、第2 1 卷第4 期2 0 0 5 年8 月建筑科学B U I L D I N GS C I E N C EV 0 1 2 1 N o 4A u g 2 0 0 5 文章编号 1 0 0 2 8 5 2 8(2 0 0 5)0 4 0 0 7 3 0 3碳纤维布加固钢筋混凝土预制板的设计分析张号军，卢亦焱(武汉大学土木建筑工程学院，武汉4 3 0 0 7 2)摘要 在相关理论的基础上，对碳纤维布加固钢筋混凝土预制空心板进行了理论分析，并对其设计方法进行了探讨，提出了粘贴碳纤维布的用量计算公式，同时对实际工程中碳纤维布加固钢筋混凝土预制空心板的施工工艺作了介绍。可为类似的工程加固设计提供参考。关

2、键词 碳纤维布；加固；预制板；设计方法 中图分类号 T u 3 2 0 2；r U5 2 8 5 8 2 文献标识码 BD e s i g l la I l dA n a 矽s i so fR e 证f o r c e dC o n c r e t eP r e c a s tS 协sS 仃e n g t h e n e dw i c l lC a r b o nF i b e rS h e e t sZ 珊G 鼢谢”，工【，y 砂册(s c 矗D 讲矿国莳功咖音l g J 耽矗册翰如删妙，形“矗翻4 3 0 0 7 2，国加a)A b s t l 眦t l 如e do nm er e I a

3、 l e dt h e o r i e s，也ed c s 谤lm e 吐l o do fr e 证d-o r c e dc o n c r e t ep r e c 弱ts l a b ss 仃g m e n e dw 址c a r b o n 劢盯s h ti sd j s c l l s s e d A n dt h r o u g ht h et h e o re t：b a la 加矽s j s，t h ec a】c u l a l 司f o 如m l ao f c a r b o nf 如e rs h e e tc o n s u m p t i o ni sp r 鼯e n t

4、e d B e s i d e s，t h ec o n s n l J c t i D nm d h o do f c a r b o nf 弛l e rs h o e t-b o n d e d 慨1 1 1 1 i l u ei s 面r o d u c e d 证t h ep 印e r I tc 龃p r o、，j d er e f 醯m c ef b ro t h 口s 血i b re n g h o e r 证ga p p】i c a t 妣s K e y w o r d s c 盯b o nf 如e rs h e e t s；s 仃伽啪朗缸g；p r e c 鹬ts h b；d

5、豁i 弘me t：h o d1 前言钢筋混凝土预制空心板是我国2 0 世纪6 0 一7 0年代楼板及屋盖的主要结构构件。作为建筑结构的主要承重构件，钢筋混凝土预制空心板在其正常使用年限内，常常由于结构的损伤老化以及受拉区混凝土裂缝等原因使水分穿透混凝土保护层，引起主钢筋锈蚀膨胀，发生混凝土局部胀裂，结构承载力也相应下降，影响结构的安全使用，这就要求对钢筋混凝土预制板进行补强加固。作为一种新的加固方法，c F R P 加固法具有高强高效、施工便捷、不增加结构自重和尺寸、耐腐蚀及耐久性能好等优点uJ。本文对C F R P 加固钢筋锈蚀的混凝土预制板设计方法进行了探讨，并提出了粘贴c F R P 的

6、用量计算公 收稿日期 2 0 0 4 1 2 2 5 作者简介 张号军(1 9 8 0 一)，男，在读博士生 联系方式】h 蛐血啦j 8 0 l 0 0 5 y a h o o c o m c n式，在此基础上，对C F R P 加固的施工工艺作了介绍。为实际工程应用提供了理论依据。2C F R P 加固预制空心板的设计计算2 1 截面换算空心板可按受弯构件进行正截面承载力计算，在计算时可将原截面换算成等效的I 形截面，即在板的总高度和宽度不变的情况下，将圆孑L 按照截面形心位置、面积和对形心轴惯性矩不变的原则换算成6。危。的矩形孔(如图1)。换算结果为：譬碱红6=z n 垂危f=口17+(d

7、 一。)，f=口1+(d 一。)式中6 。圆孔换算成矩形孑L 的宽度和高度；d、n 圆孔的直径和总数；z、f、板的上、下边宽度和总高度；万方数据7 4建筑科学第2 1 卷口。、o，圆孔上、下边缘距板上、下边缘的距离；k、，等效I 型截面上、下翼缘的厚度；6 f，、6，等效I 型截面上、下翼缘的宽度；6 等效I 型截面腹板宽度。(b)等效计算截曲图1 空心板截面计算简化示意图2 2 计算分析依据加固后的预制板承载力帆不小于板的主钢筋未锈蚀前的承载力M。的基本原则，计算所需的C F R P 的量A。I 形截面的受拉区粘贴C F R P 加固后，预制板中的弯矩可由考虑锈蚀影响的原配钢筋和c F R

8、P 共同承担。原钢筋考虑钢筋锈蚀率妒的影响，同时应考虑钢筋屈服强度的折减，引入钢筋屈服强度的折减系数|j 。加固设计依据混凝土结构加固技术规范心3 和碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程口1；承载力计算可按混凝土结构设计规范H 1 规定进行。(1)简化计算为了简化计算，可将M。=帆的原则近似等效为：承载力计算中，加固后预制板的混凝土受压区高度与主钢筋未锈蚀前预制板的混凝土受压区高度相同。这种简化是偏于安全的。不考虑二次受力的影响。(2)C F R P 的用量计算(A。)第1 类T 形截面牡绘时牡新叼看亭。f b 石 f b o，根据半衡条件得：(1 9)后乒A。+7 E。f 8。f A。f=工

9、6 f z(1)戈：Q：堕(2)戈=一凡tZJ占c u 十占c f贝H：8 d=筹一占。(3)钆=坠铲去(4)若髫手曲，根据平衡条件得：(1 9)后。工A。+y E。f 占c f A。f=丘6 f 髫(5)则同理可得：忙坠学南(6)第2 类T 形截面菇：丛型掣时菇=。：j 一H，。O同理可得：当手d b z f b o 时，(1 9)后。A。+y E c f 占。4。f=工k+工(6 f7 6)f(7)：掣飞。(8)2 矿叫c uL 石，贝oA d=!三_=-生产忐(9)当菇f c f b 时，(1 一妒)后。A。+y g c f 占。f A c f=工6 并+丘(6 f7 6)f(1 0)钆

10、=坠学南(1 1)可见，无论截面为1 类或2 类T 形截面，对C F R P 加固修复主钢筋锈蚀的钢筋混凝土预制板所需的碳纤维布的量为：当亭。f b 危 菇 1 0 0 m m，压桩孔内应采用C 3 0 微膨胀早强混凝土浇筑密实。压桩施工应对称进行。开凿压桩孔并将孔壁凿毛清理干净，压桩孔将原承台钢筋割断弯起，待压桩后再焊接。楔形孔上部为3 0 0 m m 3 0 0 m m，下部为4 0 0 m m 4 0 0 m m 开凿锚杆孔，应确保锚杆孑L 内清洗干净后再埋设锚杆，并用粘结剂封固。锚杆静压桩施工及质量检查应符合规范J G J l 2 3 2 0 0 0 旧1 的要求。各承台应在压桩完毕后

11、焊接锚杆交叉钢筋，清除压桩孔内杂物，然后与桩帽一起浇筑C 3 0 微膨胀早强混凝土，厚度为5 0 0 m m。并采用一柱一封的方式，各桩尽量同时进行封口，待封填的混凝土达到规定强度后，方可进行上部结构施工。要加强观察，防止封口开裂和基础不均匀沉降。该工程加固压桩施工从2 0 0 2 年5 月3 0 日开始，共1 6 0 根桩用了3 0 个昼夜，2 0 0 3 年1 0 月工程竣工投产，到目前为止，原结构安然无恙，基础未出现不均匀沉降，说明采用锚杆静压桩加固取得了很好的效果。工程实践表明，锚杆静压桩技术具有以下优剧3|：(1)施工设备轻便、简单、移动灵活、操作方便，可在狭小的空间(1 5 m 2

12、 m(2 4 5 m)内进行压桩作业，特别适用于大型地基加固，机械无法进入施工现场的地基加固工程；(2)压桩施工过程中无振动、无噪音、无污染，对周围环境无影响，适用于密集的居民区内的地基加固施工，尤其适用于老城区改造和在密集建筑群内新建多层建筑时的地基加固工程；(3)采用锚杆静压桩施工，传递荷载过程和受力性能非常明确，可直接测得每根桩的实际压桩力和桩的人士深度，对施工质量有可靠保证。参考文献 1 J G J 9 4 9 4，建筑桩基技术规范 S 2 J G J l 2 3 2 0 0 0，既有建筑地基基础加固技术规范 s 3 周清，等既有建筑物地基加固和纠偏 J 土工基础，2 0 吆O)1 7

13、 1 9(上接第7 5 页)l(上接第8 1 页)(3)碳纤维布用来加固钢筋混凝土预制板时，施工显得特别重要，若施工质量没有保证，则加固效果将大打折扣。施工时要保证碳纤维布表面干净；粘贴碳纤维布的混凝土表面一定要打磨平整，除去油渍和浮灰；胶要涂刷均匀；粘贴碳纤维布时要拉紧；碳纤维布与板粘贴要密实。参考文献 1 高作平，陈明祥混凝土结构粘结加固技术新进展 M 北京：中国水利水电出版社，1 9 9 9 2 a 记s 2 5 9 0，混凝土结构加固技术规范 s 3 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程(a s 1 4 6 2 0 0 3)s 4 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2。混凝土结构

14、设计规范 S 内，对基坑整体稳定不起作用；第5 排预应力锚杆的设置有效地提高了潜在滑动体的抗滑力矩，对加强基坑整体稳定效果显著。本工程预应力锚杆复合土钉墙的应用是成功的，不但满足了基坑整体稳定要求，而且有效控制了基坑边坡的变形。4 结论(1)在基坑深度超出1 2 m，经验算满足基坑整体稳定要求的前提下，可采用预应力锚杆复合土钉墙支护结构；(2)相对于普通土钉墙支护结构，预应力锚杆复合土钉墙支护结构可有效控制基坑边坡的变形；(3)采用预应力锚杆复合土钉墙支护结构时，应在预应力锚杆标高处设置构造梁，以增加面层刚度。参考文献 1 国家标准J G J l 2 0 9 9，建筑基坑支护技术规程 s 2

15、行业标准G B 5 0 3 3 0 一2 0 0 2，建筑边坡工程技术规范 S 万方数据碳纤维布加固钢筋混凝土预制板的设计分析碳纤维布加固钢筋混凝土预制板的设计分析作者：张号军，卢亦焱，ZHANG Hao-jun，LU Yi-yan作者单位：武汉大学土木建筑工程学院,武汉,430072刊名：建筑科学英文刊名：BUILDING SCIENCE年，卷(期)：2005,21(4)被引用次数：4次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.高作平;陈明祥 混凝土结构粘结加固技术新进展 19992.CECS25:1990.混凝土结构加固技术规范3.CECS146:2003.碳纤维片材加固混凝土结构技术规程4.

16、GB50010-2002.混凝土结构设计规范 本文读者也读过(6条)本文读者也读过(6条)1.谷健 钢筋-混凝土预制板强度的估算期刊论文-散装水泥2003(2)2.戴益民.李正农.DAI Yi-min.LI Zheng-nong 钢-混凝土预制板组合梁试验研究期刊论文-自然灾害学报2006,15(5)3.周晓光.何国基 大面积预制板、梁在高层建筑中的应用期刊论文-四川建筑科学研究1999(3)4.戴益民.DAI Yimin 集中荷载作用下钢-混凝土预制板组合梁的受弯性能与组合效应期刊论文-四川建筑科学研究2007,33(4)5.李方政 粘钢技术在预制空心楼板加固工程中的应用期刊论文-建筑技术2

17、002,33(6)6.胡其高.孔位学.谢建军 地震中预制板破坏规律及启示会议论文-2011 引证文献(4条)引证文献(4条)1.闫长旺.刘曙光.王刚.王猛 碳纤维布加固混凝土T形梁正截面强度程序化计算期刊论文-内蒙古工业大学学报(自然科学版)2008(4)2.闫长旺.刘曙光.张菊.李俊清 CFRP加固预应力空心板承载力计算方法研究期刊论文-人民黄河 2009(2)3.闫长旺.刘曙光.王刚.王玉清 碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究期刊论文-辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2008(5)4.闫长旺.刘曙光.王玉清 碳纤维加固预应力空心板抗弯承载力试验研究期刊论文-中国矿业大学学报 2008(2)本文链接：http:/