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刘晓东论文剖析
前 言
我国现有的钢筋混凝土结构,有一部分受到不同程度的损伤,需要对其进行加固。进行碳纤维布(CFRP)持载加固混凝土柱和外贴碳纤维布加固钢筋混凝土。碳纤维增强材料加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。综合国内外加固钢筋混凝土构件的研究现状结合当前存在的问题提出
第1章 概 论
1.1 碳纤维布加固混凝土结构的应用现状
近年来,人们对建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求不断增强,越来越多的新型结构体系发展,尤其是高层建筑的兴起更给予工程师们以广阔的设计空间,各种建筑结构类型不断翻新,各种新型建筑材料也不断涌现以适应建筑业的发展要求。在新建房屋不断增加的同时,对现有结构的维护和补强加固也开始引起了工程界的广泛重视。建筑物都有一定的设计基准使用期,我国取为50年,如以此设计基准推算,四五十年代已建的混凝土结构,目前它们大多正处于需要维修加固改造的高峰。有人预计,在21世纪初我国将出现混凝土结构物维修高潮,并将持续相当一段时间,每年所需维修费用可能高达数千亿元之多。同时,有很多因素会缩短现有建筑结构的使用寿命,结构实际工作荷载的增加,混凝土的损坏和预埋钢筋的腐蚀,以及疲劳等原因,导致结构物裂缝宽度的增加,过度的挠曲变形。这些出现问题的结构,大多数情况下,往往并不允许将其全部推倒重建,而从经济角度考虑,采取适当的技术措施,对其进行补强与加固处理,使这些结构仍能满足人们对建筑物安全性、适用性和耐久性的要求,继续为社会服务,更是可行的解决方法之一。随着我国安居工程和住宅产业化的发展,用户对工程质量和使用功能的要求越来越高,当出现更改原结构设计、施工过程中出现差错,或者发生风灾、火灾等意外损坏情况时,则需要对原建筑物进行补强加固处理。由于我国多数地区都处于地震区,在这些地区对建筑结构进行抗震加固以及对震损结构的修复,也常常是结构工程师的主要工作内容。
总之,在现代社会中对建筑物的补强加固技术进行开发研究是非常必要的,具有重要的社会效益和巨大的经济效益。随着时间的推移,结构加固作为结构工程的一个分支学科、正方兴未艾。结构的加固改造技术近些年来取得了长足的进展,新材料、新技术不断应用到这一新兴领域。原始的加固方法有很多,如 (1)加大截面加固法;(2)外包钢加固法和粘钢加固法;(3)预应力法;(4)增加附加支撑构件加固法;(5)修补裂缝法。但是,大多数方法虽然对改善结构的强度、刚度以及抗震性能起到了一定的作用,但它们也存在着许多缺点,(1)自重大,由此可能会造成连锁补强问题;(2)对建筑物的使用功能、美观造成很大影响;(3)抗腐蚀性能差,易丧失其应有功能,尤其在厂房中显得尤为突出;(4)施工复杂且周期长,影响了正常工作及生活,社会效益差。在80年代末,基于粘钢加固法的思路,出现了以纤维增强材料(Fiber Reinforced Plastics)代替钢板作为混凝土结构补强材料的新思路。最近几年,国外通过外部粘贴纤维树脂层增强混凝上结构的研究逐渐升温,其实际应用也越来越普遍。其技术特点是:建筑空间利用率高、增强目的和部件多样、耐久性好、施工方便。在利用纤维增强材料进行加固混凝土结构的研究开始,人们曾尝试采用了不同的纤维复合材料进行加固,主要包括:碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、CFRP加固技术的国家是德国和瑞士,随后日本也展开了激烈的竞争开发。从此,欧、美、日等发达国家开始了利用CFRP加固混凝土结构的研究并将其用于工程实践。现在利用 CFRP对CFRP复合材料用于,混凝土结构加固是在80年代后期,已于1991年将CFRP应用于桥面板补强加固中,美国加里福尼亚州运输部在1996年春季的192号计划批准时,为该州桥梁加固工程提高抗震等级批复了20亿美元进行桥梁加固.正是这种加固的需要,带动了美国CFRP产品在加固方面的应用.1998年,美国报道了JRCI公司应用CFRP材料加固了3480座混凝土桥墩,工期仅为3个月,目前,CFRP材料正越来越多地应用到结构方面。
(2)日本、韩国状况 日本于80年代初开始开发研究应用连续纤维增强材料—
CFRP补强加固已有的钢筋混凝土建筑物,各种科研机构及高等院校进行了大量的研究,取得了长足的进展,特别是对抗震加固的性能与效果进行了研究。Merier进行了采用碳纤维板加固的可行性研究,指出可以用碳纤维板代替钢板,从而简化施工方法、降低总成本。Saadamanesh和Ehsani研究了碳纤维板加固梁的抗弯性能,认为选择合适的粘接剂对提高校加强构件的机械性能尤为重要,还研究了不同材料性能和数量对加固梁强度的影响。Triantafillou和Plevri
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