碳纖維加固在工程中的應用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要 本文介紹了某煉油廠氣體分餾裝置設備框架的加固，采用碳纖維對梁、柱進行加固，碳纖維加固的適用范圍及加固的施工要求。 關鍵詞 碳纖維 、加固、施工要求 TU71 A 一、引言 某煉油廠 20 萬噸 /年氣體分餾裝置由于產品處理量的擴大，有些原有的設備需要更換 ，該裝置在 2008 年停工檢修期間進行擴能改造，隨著荷載的增加，框架需要進行核算。通過對 框架的計算分析，框架滿足不了要求，決定對框架進行加固，使加固后的框架能滿足設計要求。 二、加固方案選擇 本框架平面尺寸為 29.75m X 8.7m,層高 6.5m,共二層。柱距 6m,跨度 8.7m（見平面圖）。 通過對框架的計算分析，在地震作用下，鋼筋混凝土框架的彈性層間位移角一層為 1/516,二層為 1/598，建筑抗震設計規范（ GB50011-2001）規定鋼筋混凝土框架的彈性層間位移角限值為 1/550，彈性層間位移角限值不滿足要求。現將一層 KJ-2、 KJ-4 柱截面尺寸由 400x650mm 改為600x750mm,KJ-1、 KJ-3 柱截面尺寸不變，仍為 400x650mm.二層柱截面尺寸不變，一、二層梁截面尺寸不變，再次通過對框架的計算分析，在地震作用下，彈性層間位移角限值滿足要求，一層為 1/705,二層為 1/602。在計算滿足要求的情況下，提供以下兩種加固方案： 方案一、（加大截面 +外包鋼加固）通過對框架的計算分析，發現一層需提高剛度，以滿足變形的要求，二層則僅需提高承載力就可滿足要求。根據計算結果，一層柱采用加大柱截面，二層柱采用外包角鋼加固，框架梁采用加大梁截面。基 礎滿足要求，不需加固。 外包角鋼加固可以明顯提高原構件的極限承載力，提高加固構件的剛度和延性，對靜力加固的結構必須考慮結構二次受力問題。加固后的極限承載力隨著應力歷史的增大而減小 ,在加固結構設計中 須考慮應力歷史的影響。它對加固構件的截面尺寸和外觀影響很小，綴板與角鋼的焊接工作量大。 方案二、（加大截面 +粘貼碳纖維加固）方案二是在方案一的基礎上將二層柱采用外包角鋼加固改為粘貼碳纖維加固，框架梁采用粘貼碳纖維加固。基礎滿足要求，不需加固。 粘貼碳纖維布 (CFRP)加固混凝土結構 能明顯提高混凝土結構的承載力和延性，尤其對構件的延性提高較明顯，但由于 CFRP 材料對構件的承載力提高有限，按照現行規范的要求最多不能超過 40%。碳纖維加固無焊接工作量，對混凝土的約束效果比外包鋼好 ,對改善混凝土柱的延性作用也比外包鋼好。 通過以上兩種方案的比較，兩種方案均可以滿足設計要求，在這種情況下，施工周期的問題就顯得比較突出，該裝置在 2004 年停工檢修期間進行擴能改造，停工時間只有 25天左右，為了保證工期及各種因素的綜合考慮，決定采用方案二對框架進行加固。 三、加固設計 （一）加大截面 加大截面加固法的最大問題就是使新舊部分混凝土整體工作，共同受力問題，而新、老混凝土的結合面是加固結構受力時的薄弱環節。因此，從設計構造上配置足夠的貫穿于結合面的剪切摩擦筋或錨固件將兩部分連接起來，是確保結合面能有效傳力，并使新舊兩部分混凝土整體工作的關鍵。 為了確保結合面能有效的傳力，使新老混凝土能整體工作，在設計過程中就要考慮如何把外包混凝土的封閉箍筋，通過可靠的方式與原混凝土柱聯系。要使眾多的箍筋能與原混凝土柱連接好，需要設計出可靠而簡單的連接方法。 加固時 柱主筋下部植入基礎承臺內，保證新增豎向結構承受的豎向荷載能夠順利傳給基礎，并保證剛度的連續性，柱子縱筋采用焊接。梁柱節點處，柱加固縱向鋼筋應貫穿樓板不截斷，如有梁阻隔時可從框架梁兩側繞過，然后采用一定的坡度收至設計位置，在框架梁上下各增加附加鋼筋滿足豎向鋼筋間距要求；不被原柱阻礙的梁加固縱筋采用通長筋，有柱阻礙則采用植筋技術植入到原柱混凝土中。 加大截面加固法技術成熟，加固效果明顯，造價較低，無需再做耐火和耐久措施，缺點是現場濕作業量大，由于加固鋼筋較密，增大截面法施工振搗密實成為難題，因此加固的 截面不能太小，一層 KJ-2、 KJ-4 柱截面尺寸由400x650mm 改為 600x750mm,KJ-1、 KJ-3 柱截面尺寸不變，仍為 400x650mm。柱加固詳圖見圖 1 所示。 （二）粘貼碳纖維 碳纖維與傳統的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比，具有節省空間，施工簡便，不需要現場固定設施，施工質量易保證，基本不增加結構尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。 將抗拉強度極高的碳纖維用環氧樹脂預浸成為復合增強材料（單向連續纖維）；用環氧樹脂粘結劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結 構上，形成一個新的復合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力，提高結構的強度、抗裂性和延伸性。加固詳圖見圖 2 所示。 碳纖維的材料特性 本次加固選用碳纖維布的密度為 300g/ mm2 ,厚度為0.167mm,板材厚 度為 1.2mm。板 材用 SIKADUR-30 專用粘結劑，修補材用 SIKADUR-174 專用粘結劑，布 材用 SIKADUR-330 專用粘結劑。 四、施工要求 1 混凝土表面處理 將混凝土構件表面的殘缺、破損部 分清除干凈。 對經過剔鑿、清理和 露筋的構件殘缺部分，進行修補、復原。裂縫修補：縫寬小于 0.2mm 的裂 縫，用環氧樹脂進行表面涂刷密封；大于 0.2mm 的裂縫用環氧樹脂灌縫。 修復后的構件表面盡量平順。轉角處打磨成圓弧狀，半徑不小于 20m，并清洗打磨過的構件表面，并使其充分干燥。 2 缺陷部位涂刷底膠 將配好的底膠（粘結劑），用涂刷均勻于缺陷部位的砼表面。 3 構件表面殘缺面的修補 用環氧膩子對構件表面殘缺面的修補是十分重要的一步，要點 如下： 1） 膩子主劑、固化催進劑、固化劑按規定比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。 2）構件表面凹陷部位用環氧膩子填平，修復至表面平整。在殘缺修補中使用環氧膩子時，要在氣溫 -5 以上，相對濕度小于 85%的條件下施工。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。 4 涂刷底膠 將配好的底膠（粘結劑），用滾筒均勻涂刷于需要粘結的混凝土表面。 5 粘貼碳纖維 粘貼碳纖維材料之前，首先應確認粘貼表面干燥。當氣溫在 -10 以上，相對濕度 RH85%時，如無有效措施不得施工。碳纖維縱向接頭必須搭接 20cm 以上。該部位應多涂樹脂，碳纖維橫向不需要搭接。 6 養護 粘貼碳纖維材料后，需自然養護 1-2 小時達到初期固化，應保證固化期間不受外界干擾和碰撞。并用 1： 2 水泥砂漿抹面 20 厚進行防火保護。 7.碳纖維的材料性能及粘貼的質量檢驗標準 碳纖維的材料性能及粘貼的質量檢驗按碳纖維片材加固砼結構技術規程（ CECS146:2003）的要求進行。 五、結語 框架從 2008 年施工完后，該裝置運 行至今已有 5 年多，總體運行情況良好，說明此框架加固是成功的。采用碳纖維加固具有節省空間，施工簡便，不需要現場固定設施，施工質量易保證，基本不增加結構尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外，采用該方法，可大大提高構筑物的使用壽命。當結構的彈性層間位移角限值不滿足要求時，構件的承載力提高要求超過 40%時，不能單純用碳纖維進行加固。 參考資料： 1 CECS25:90,混凝土結構加固技術規范 S中國計劃出版社 1991 2 CECS146:2003,碳纖維片材加固混凝土 結構技術規程 S 中國計劃出版社 2003 3 GB50010-2002,混凝土結構設計規范 S 中國建筑工業出版社 2002 4 GB50011-2001,建筑抗震設計規范 S 中國建筑工業出版社 2001 5 GB50367-2006,混凝土結構加固設計規范 S 中國建筑工業出版社 2006 文檔資料：碳纖維加固在工程中的應用 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :淺談港口與航道工程現狀及未來發展 探討機電安裝施工技術在建筑中的實際應用 探討水利工程中機電設備安裝施工優化管理策略 探究 GPS-RTK 技術在工程測量中的應用 探討公路橋梁樁基設計應注意的問題 談水利工程基坑排水施工技術 探討道路施工中遇到的主要技術問題 探討電氣工程項目成本控制分析 淺析屋面卷材防水施工質量的控制 探究加強產品質量檢驗的有效途徑 探究建筑工程技術管理 隧道施工塌方原因和預防措施探討 探究電氣自動化技術在電力系統