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【報價】 碳纖維布補強加固平面節點模型

		
		

			
    
				
                
  • 類別：
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  • 報價：50
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  • 庫存商：北京碳纖維芳綸纖維有限公司
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  • 所在地：北京市朝陽區
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  • 發布日期：2021-07-19 15:34:45
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  • 產品規格：10--150cm
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  • 有效期限：長期
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  • 產品說明：碳纖維布補強加固平面節點模型
試驗方案研究
一、內容簡介
碳纖維材料加固混凝土結構是近年來國際上的一項新興技術。碳纖維布加固法是一種新的混凝土結構加固的有效方法,具有力學性能好、施工快捷、易操作、自重輕、耐腐蝕和加固效果好等優點。在節點、圓面和曲面構件的加固方面,具有粘鋼加固技術不可替代的優勢。
本人收集并參考很多碳纖維加固方面的中外文獻，通過歸納、總結，共設計了13個試件，文中對12個十字形鋼筋混凝土框架梁柱節點進行破損加載,模擬中小地震中的損傷,然后進行灌縫修復和粘貼碳纖維加固（非核心區）。
本文的重點是對于當前碳纖維加固現狀存在的失效問題（剝離）有針對性地提出了適宜的加固方案，通過對比試驗提出了合適的碳纖維的錨固方式、錨固長度和碳纖維布的粘貼層數。文中對碳纖維布加固混凝土受彎構件破壞形態中的剝離破壞現象進行了介紹,歸納出影響碳纖維布剝離的主要因素。最后提出了防治剝離破壞現象的工程處理建議。
此外，本文還對碳纖維布加固設計的原則及方法、施工步驟及要點進行了闡述。
關鍵詞：碳纖維  加固方案  框架  梁柱節點  鋼筋混凝土
二、設計思想
一般而言，框架節點指框架梁與框架柱相交的節點核心區與鄰近核心區的梁端和柱端。一個平面框架，就有四種基本形式的節點。即:頂層邊柱節點；頂層中柱節點(T型)；邊柱節點；中柱節點(+型)。
    節點是一個重要的部位，它在框架中起著傳遞和分配內力、保證結構整體性的作用。
    正如法國抗震設計規范所指出的:“節點在地震情況下，為框架最易受損的部分。對結構抗震而言，節點的研究比一般結構部位具有更大更重要的意義”。
本課題研究意義為鋼筋混凝土框架結構梁、柱節點部位處用碳纖維布補強加固提供錨固的處理方法,對鋼筋混凝土框架結構補強加固,提高結構的耐久性和安全性有指導意義和應用價值。
近年來，在實際工程中，利用碳纖維布加固己經有了許多應用和研究。但由于諸多方面的原因，由國內外研究資料來看，對框架節點的加固研究尚少。主要存在以下問題：一是沒有專門針對節點加固的研究，而是集中在梁、柱的加固研究上；二是把節點加固等同與梁、柱等構件的加固，忽視了節點構件本身的特殊性；三是即便有對節點加固的研究，也大多是對于節點核心區的研究，而針對節點核心區附近的梁端（梁的負彎距區域）和柱端的加固研究少之甚少。
本文考慮到當前加固現狀存在的失效問題（剝離）有針對性地對梁的負彎距區域提出了適宜的加固方案，通過對比試驗提出了合適的碳纖維布的錨固方式、錨固長度和粘貼層數。如下附上正常受力情況下框架結構的彎矩圖，如圖1所示。
因此，本課題主要研究內容為：
1.碳纖維布的錨固長度研究及提出簡便的錨固長度計算公式；
2.梁柱節點內折角處碳纖維布的錨固措施研究；
3.碳纖維布粘貼層數的研究。
 圖1 正常情況下框架結構彎矩圖（圖中藍色區域為梁的負彎矩區域）
三、設計方法
考慮到碳纖維布在構件上的錨固方式不同、粘貼層數不同及錨固長度不同會對加固效果產生不同的影響，共設計了13個試件。J1為對比件,對J2-R～J13-R先進行破損加載,模擬中小地震中的損傷,然后進行灌縫修復和粘貼碳纖維加固。為了使對比效果明顯并使問題簡單化,所有試件采用了統一規格。混凝土強度等級為C25，梁和柱子的主筋為Ⅱ級鋼,箍筋及架立筋為Ⅰ級鋼。試件情況見表1。
試驗共分為兩組進行。
第一組：對J1（對比件）、J2-R、J8-R進行試驗。即在相同的粘貼層數和相同的錨固長度條件下，對比哪種錨固方式對提高構件承載能力更加有利。通過查閱相關文獻并分析得：采用膨脹螺栓錨固更好。在此前提下進行第二組試驗。
第二組：對J2-R～J7-R進行試驗（考慮到粘貼層數和錨固長度之間有關系，所以需逐個進行試驗）。
經過兩組試驗的對比，就能知道哪種加固方案最好了。



表1 試件基本情況
試件編號	錨固方式	碳纖維布粘貼層數	碳纖維布錨固長度（㎜）
J1（對比件）	無	0	0
J2-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	1	250
J3-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	1	500
J4-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	2	250
J5-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	2	500
J6-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	3	250
J7-R	膨脹螺栓（后鉆孔）	3	500
J8-R	粘接劑（樹脂錨桿）	1	250
J9-R	粘接劑（樹脂錨桿）	1	500
J10-R	粘接劑（樹脂錨桿）	2	250
J11-R	粘接劑（樹脂錨桿）	2	500
J12-R	粘接劑（樹脂錨桿）	3	250
J13-R	粘接劑（樹脂錨桿）	3	500
膨脹螺栓錨固方式見圖2；樹脂錨桿錨固方式見圖3。
 
圖2 膨脹螺栓錨固形式
 
圖3 樹脂錨桿錨固形式
1試件的尺寸和配筋
本試驗的試件尺寸是參考中高層框架結構節點的實際設計情況而制作的，力求使試驗的設計對象能與實際相符。試件設計成比例為1:1的試件，加荷位置基本位于梁反彎點處。
試驗構件的尺寸及配筋情況圖如圖4所示。
 
圖4 試件配筋（紅色線條為鋼筋）
2試驗加固方案
⑴ 碳纖維布加固方案
本試驗是研究碳纖維布對鋼筋混凝土結構梁的負彎距區域及臨近此區域的節點柱端的加固，但為了避免在試驗加載過程中構件先產生剪切破壞，因此對梁端和柱端也進行了抗剪加固（碳纖維布U型箍帶和碳纖維布環向包裹）。
根據現有的資料并參考了加固公司、指導老師等多方面意見后，試驗中加固方法定為:柱的4個側面用長度是800㎜、寬100㎜的碳纖維布粘貼，并用寬300㎜的碳纖維布環向包裹柱端。梁是用長1200㎜、寬100㎜的碳纖維布粘貼在受拉受壓區。梁的上下面滿貼，最后用寬100㎜、間距為100㎜的碳纖維布箍帶包裹梁上的碳纖維布。箍帶的搭接長度至少為50㎜，搭接位置都在梁的底面中間(盡量避免轉角處)。并在梁柱轉角處注入填充膠。碳纖維布的加固位置主要位于梁負彎距區域及節點柱端。本試驗碳纖維布加固的方案如圖5所示。
 1-梁頂縱向碳纖維布延伸到柱端；2-梁底縱向碳纖維布延伸到柱端；3-碳纖維布U型箍在梁底搭接50㎜；4-寬100㎜，長800㎜的碳纖維布貼于柱的四側；5-寬300㎜的碳纖維布環向包裹柱端
圖5試件加固方案
⑵ 試件的電阻應變片布置方案
本試驗鋼筋應變片布置在節點區梁端、柱端的主筋，如圖6示;混凝土應變片布置在梁柱塑性鉸區域的側面，如圖7示。碳纖維布應變片布置在梁柱塑性鉸區域的側貼碳纖維布、梁頂、梁底的碳纖維布及梁柱塑性鉸區域的碳纖維布箍帶上，如圖8示。所測數據由電阻應變儀讀出。
                     括號內數字為背面應變片測點
圖6試件鋼筋應變片布置
 圖7試件混凝土應變片布置
 圖8試件碳纖維應變片布置
3試驗裝置
本試驗裝置如圖9示。
       1-試件；2-液壓千斤頂；3-液壓荷載傳感器；4-梁端荷載傳感器；5-支座；6-柱端液壓加載器；7-柱端荷載傳感器；8-柱端球鉸
圖9試驗加載裝置
4本試驗測量內容
⑴.試驗過程中節點處梁、柱縱筋應變、混凝土表面和碳纖維布應變；
⑵.將位移傳感器的信號和千斤頂上的拉壓傳感器的信號通過動態應變儀輸出到X-Y函數記錄儀上，最終給出荷載-位移曲線；
⑶.試驗過程中觀察裂縫發展及錨固破壞情況，試驗后將補強加固節點的錨固裝置及碳纖維布剝開，觀察試件破壞情況，找出最優錨固方案。
四、結論
通過研究碳纖維布/環氧樹脂復合材料對鋼筋混凝土試件的加固修復作用,發現外部粘貼碳纖維法加固受損節點是非常有效的加固修復方法,可以顯著地改善受損構件的受力性能,明顯地提高試件極限強度。
雖然由于條件的限制沒有進行具體的試驗研究，但本人參考了諸多國內外的相關文獻，經分析概括，得到以下結論：
⑴.研究不同層數碳纖維布對混凝土試件的加固作用,表明在混凝土表面粘貼1～3層碳纖維布,可將混凝土的斷裂荷載提高1～2.5倍。從經濟和實用角度來看,本人認為貼2層碳纖維布是最佳的選擇。
⑵.梁柱節點內折角處碳纖維布使用膨脹螺栓錨固的方式更適宜。
⑶.碳纖維布的錨固長度與其層數有關，其關系基本符合經驗公式：L≧250×n（㎜）（n為碳纖維布的粘貼層數）。


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