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１ 前言

　　某建筑物因使用功能改變，樓面荷載成倍增加，需對原樓板及梁進行加固補強。在加固設計過程中，甲方要求對加固補強所使用的材料進行探討，我監理方會同設計單位對碳纖維及粘鋼補強進行分析。商定在板中采用碳纖維加固補強，而在梁中因彎距較大，用碳纖維加固厚度過大，為了保險起見用粘鋼板補強加固，現分別對兩種材料進行討論分析。

　　2碳纖維加固補強

　　1）碳纖維復合材料貼合法采用層壓方式將浸透了樹脂膠的碳纖維布貼合到鋼筋混凝土的表面，并使其與混凝土結合成為一體、共同作用，從而達到加固補強的效果。碳纖維材料加固修補混凝土結構主要技術優點與傳統加固補強技術相比，碳纖維材料加固補強混凝土結構具有明顯的技術優勢，主要表現在：

　　材料性能高強高效。碳纖維片具有優異的的力學性能，是與它自身的材質屬性、成片加工工藝等密不可分的。碳纖維束分布均勻，加工后起到整體均勻受力的作用。粘結劑是將連續纖維狀的碳纖維結合在一起，同時又與混凝土表面粘合的系統粘接材料。它的性能將直接關系到結構（構件）的加固效果。

　　由于優異的物理力學性能，在加固修補混凝土結構中可充分利用其高強度、高彈性模量的特點來提高混凝土結構及構件的承載力及延性，改善其受力性能，達到高效加固修補的目的，對于抗震加固補強尤其具有重要意義。 h

　　施工方便。碳纖維材料是一種織物，其幅寬為20cm～100cm，長度為50～100cm，現場使用時可以根據實際需要用剪刀或刀片裁剪。施工速度快，不需大型施工機具，*現場固定設施，施工占用場地少。

　　適用面廣。碳纖維材料加固補強適用面廣，能用于各種類型、各種結構形狀、各種結構部位的加固修補，且不改變結構形狀及不影響結構外觀，這是目前任何一種結構加固方法所不可比擬的。

　　良好的耐腐蝕性。試驗表明，碳纖維材料加固補強有良好的耐腐蝕性及耐久性，可以抗拒建筑物經常遇到的各種酸、堿、鹽對結構物的腐蝕。碳纖維加固補強不僅不需要如粘鋼板方法所需要的定期防銹維護，節省了大筆維修費用，而且其本身較可以起到對內部混凝土結構的保護作用，達到雙重加固補強的目的。

　　自重輕。碳纖維材料質量輕且薄，粘貼后每平方米重量不到1.0kg（包括樹脂重量），一層粘貼后厚度僅1.0mm左右，加固補強后，基本不增加原結構自重及原構件尺寸。由此可以看出碳纖維材料加固補強的優勢是非常明顯的。 h

　　２）機理分析：

　　混凝土有良好的化學相容性。因為在混凝土中具有一定的堿性性質，故不會使鋼筋發生腐蝕，且

　　由于鋼筋被包裹在混凝土中，較使鋼筋有可靠的保護，不會腐蝕。

　　鋼材與混凝土有良好的握裹性。在受力后能夠共同變形，兩種材料都具有變形的協調性。

　　鋼筋具有比混凝土較高的彈性模量和抗拉強度，這是鋼筋混凝土結構的基本機理(圖1為受力分析圖)，一般兩者之比為。

　　圖1 受力分析圖

　　具有相近的溫度線膨脹系數，否則將會由于溫度變化產生相應的溫度內應力。由于碳纖維材料具有以上一些與混凝土材料相容的材料特性，因而將碳纖維材料應用在加固方面在理論上是可行的。當升溫15℃時，在碳纖維材料中產生拉應力約 ×15×2.35×105=32.25MPa，對于碳纖維材料僅為強度3400 MPa的1%左右，故影響不大。

　　3粘鋼加固補強

　　１）粘鋼補強的優點：h

　　技術可靠。在科學的鑒定、設計、計算與驗算的基礎上，將強度高的優質鋼板用高強度的結構膠

　　粘貼于鋼筋混凝土上受力部位，是混凝土與鋼板作為一個新的共同受力整體，有效提高加固構件的強度性能，且受力均勻。可以滿足原負荷載及改變、加大負荷的產生需要。

　　工藝簡單。粘鋼加固工藝過程相對簡單，加固基本上是幾個毫米的鋼板于相對形體大的結構上，

　　所占空間很小，不影響外觀，不影響原使用空間。

　　周期短。粘鋼加固從表面處理到粘鋼加壓固化，只需要幾天時間，而且不需要移動建筑物上的任

　　何設備，不影響正常功能的使用。

　　經濟合理。粘鋼加固材料消耗少，經濟效益高。

　　２）設計計算：

　　如梁L3原設計配筋為615mm2，復核后配筋1000 mm2，差值百分比38.5%，粘鋼加固面積為640 mm2。

　　 :原受力鋼筋設計強度及面積；：新加受力（粘鋼）鋼板設計強度及面積；

　　 ：原截面有效高度； ：原截面有效高度

　　采用試算法。受壓鋼筋忽略不計，取加固鋼板t=4mm,A3鋼（ =210N/ mm2 ）， 面積A

　　=4×60×2=480 mm2（4×60帶鋼），混凝土C30

　　受壓區高度X=

　　跨中截面受彎承載力:

　　M = +

　　 =310×615(665-58.88/2)+1.0×210×480×(603-58.88/2)=178.8 kN-m<196 kN-m(復核后跨中截面設計彎矩),不滿足要求。

　　再試算，再試算,取t=4mm，AS=4×40×4=640（-4×40帶鋼）

　　受壓區高度x=

　　跨中截面受彎承載力

　　M = +=197.15 kN-m>196 kN-m(復核后跨中截面設計彎矩)滿足要求。

　　加固鋼板與原截面共同工作系數

　　梁L3帶鋼為-4×40×4。

　　4質量控制

　　對于加固補強我監理方進行嚴格的質量控制。在施工之前，應確認其所有材料的產品合格證、產品質量出廠檢驗報告，現場抽樣送到相關的機構檢測各項性能指標。在施工過程中，碳纖維片材的實際粘貼面積不應少于設計面積，位置偏差不應大于10mm。碳纖維片材與混凝土之間的粘結質量，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法檢查，總有效粘結面積不應**95%。當碳纖維布的空鼓面積不大于10000mm2時，可采用針管注膠的方法進行修補。當碳纖維布的空鼓面積大于10000mm2時，宜將空鼓部位的碳纖維片材切除，重新搭接粘上等質量的碳纖維片材，搭接長度不應小于100mm。

　　5結語

　　綜合以上分析，碳纖維加固補強工期快，加固后基本不增加原結構自重及原構件尺寸，由此可以看出碳纖維材料加固修補結構的優勢是非常明顯的。粘鋼加固補強提高加固構件的強度性能，且受力均勻。可以滿足原負荷載及改變、加大負荷的產生需要。兩種材料各有優勢，但考慮到實際情況經商討，樓板需加固補強面積較多，工期緊，因而采用碳纖維加固補強。梁需加固補強面積少，強度性能要求較高，增加補強鋼板的強度較大，如用碳纖維粘貼需粘貼多層，施工不方便，因而采用粘鋼補強。終設計單位及甲方同意采用此方案施工，至今本工程已順利完工，其加固補強工程達到預期效果。