碳纤维片材加固混凝土结构技术规程.doc
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2、he Tower, tanks of gas metering and analysis data reported to the authorities. 3, responsible for accident investigation, statistics and reporting work. 1 electrical safety responsibilities, conscientiously锚枣盐嗜抓昧岸辜喜系帚膛鸯解勤米纶典鹤晤亭趣筛谚拖感锰完啃裕尔心器优葱按利馒尺巫种知魁场恿借舒赎父裸臼史隆骋阻虽屠藏颁渍洋溺饭裴会田甫敢凿膳诱皑授袄拴蜗后酉睁泊缕菇绸尼狄思池撕胰持勾俺源瓶
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5、料,并进行了大量试算和调研的基础上制订的。根据国家计委计标19861649号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知要求,现批准协会标准碳纤维片材加固混凝土结构技术规程,编号为CECS146:2003,推荐给工程设计、施工、使用单位采用。本规程由中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固委员会归口管理,由国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心(北京市海淀区西土城路33号中冶集团建筑研究总院内,邮编:100088)负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之外,请将意见和资料径寄解释单位。主 编 单 位:国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心副主编单位:四川省建筑科学研究
6、院参 编 单 位:清华大学、中国电子工程设计院、中国建筑科学研究院、同济大学、武汉钢铁(集团)公司、西安建筑科技大学、武汉大学、东南大学、江苏省建筑科学研究院、上海伽锢建筑材料有限公司主要起草人:乐清瑞 叶列平 罗苓窿 陈小兵 李 荣 娄 宇 胡孔国 陈 瑜 颜子涵 陈义军 张 誉 张小冬 马永欣 高作平 张继文 张 轲 毛星明 沈 琨 顾瑞南 杨勇新 涂庆胜 中国工程建设标准化协会 2003年3月31日目 次1 总则(1)2 术语、符号(2)2.1 术语(2)2.2 符号(2)3 材料(5)3.1 一般要求 (5)3.2 碳纤维片材 (5)3.3 配套树脂类粘结材料(6)3.4 表面防护材料
7、 (7)4 设计规定(8)4.1 一般规定 (8)4.2 一般构造要求 (9)4.3 受弯加固 (9)4.4 受剪加固 (17)4.5 柱的抗震加固 (19)5 施工规定(21)5.1 一般规定 (21)5.2 施工准备 (21)5.3 表面处理 (22)5.4 涂刷底层树脂 (22)5.5 找平处理 (22)5.6 粘贴碳纤维片材(22)5.7 表面防护 (23)5.8 施工安全和注意事项 (23)6 检验及验收 (25)附录A 碳纤维片材配套树脂类粘结材料与混凝土的正拉粘结强度测定方法 (26)附录B 碳纤维片材加固混凝土结构施工质量现场检验方法 (30)本规程用词说明 (34)附:条文说
8、明 (35)1 总 则1.0.1 为促进碳纤维片材加固混凝土结构技术的发展,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量,制订本规程。1.0.2 本规定适用于房屋建筑和一般构筑物混凝土结构加固的设计、施工及验收;铁路工程、公路工程、港口工程和水利水电等工程中混凝土结构的加固和砌体结构、木结构加固中的共性技术,可参照本规程的有关规定执行。1.0.3 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构的设计、施工及验收,除应符合本规程的规定外,尚应遵守国家现行有关标准的规定。1.0.4 采用碳纤维片材加固的混凝土结构,长期使用的环境温度不应高于60。处于特殊环境(腐蚀、放射、高温等)下的混凝土结构采用碳纤维片材加固时
9、,尚应遵守国家现行有关标准的规定,并采取相应的防护措施。1.0.5 采用碳纤维片材加固混凝土结构前,应按国家现行有关标准对原结构进行检测鉴定或评估。1.0.6 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应由对该加固方法熟悉的设计人员进行设计,并由专业施工队伍进行施工。2 术语、符号2.1 术 语2.1.1 碳纤维片材 carbon fiber reinforced polymer laminate 碳纤维布和碳纤维板的总称。2.1.2 碳纤维布 carbon fiber sheet 连续碳纤维单向或多向排列,未经树脂浸渍的布状制品。2.1.3 碳纤维板 carbon fiber plate 连续碳纤
10、维单向或多向排列,并经树脂浸渍固化的板状制品。2.1.4 底层树脂 primer 用于基底处理的树脂。2.1.5 找平材料 putty fillers 用于对加固构件表面进行找平处理的材料。2.1.6 浸渍树脂 saturating resin 用于粘贴并浸透碳纤维布的树脂。2.1.7 粘结树脂 adhesives 用于粘贴碳纤维板的树脂。 2.2 符 号2.2.1 作用效应和抗力 M弯矩设计值; Mi 加固前受弯构件计算截面上实际作用的初始弯矩; Vb 梁的剪力设计值; Vc柱的剪力设计值;cf 碳纤维片材的拉应力;cf 碳纤维片材的拉应变;i 考虑二次受力影响时,加固前构件在初始弯矩作用下
11、,截面受拉边缘混凝土的初始应变; cfv 达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变。2.2.2 材料性能 Ecf碳纤维片材的弹性模量; fcfk 碳纤维片材的抗拉强度标准值; fcf碳纤维片材的抗拉强度设计值; cfu 碳纤维片材的极限拉应变; cf碳纤维片材的允许拉应变; cf碳纤维片材与混凝土间的粘结强度设计值。2.2.3 几何参数 Acf受拉面上粘贴的碳纤维片材的截面面积; bcf受拉面上粘贴的碳纤维片材的宽度; hcf侧面粘贴碳纤维片材的高度; hcf0 侧面粘贴碳纤维片材的截面面积形心至受压区外边缘的距离; ld 碳纤维片材从强度充分利用截面向外延伸所需的粘结长度; scf 碳纤维
12、片材条带的净间距; tcf 单层碳纤维片材的厚度; wcf 碳纤维片材条带的宽度。2.2.4 计算系数及其他 km 碳纤维片材厚度折减系数; ncf 碳纤维片材的粘贴层数; 碳纤维片材受剪加固形式系数; 碳纤维片材的有效约束系数; cfb 碳纤维片材达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度; b 梁受剪截面的剪跨比;c 柱的剪跨比; v 总折算体积配箍率。其它符号参见现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010。3 材料 3.1 一 般 要 求3.1.1 采用粘贴碳纤维片材对混凝土结构加固时,应使用碳纤维片材、配套树脂类粘结材料和表面防护材料。3.1.2 加固用材料应具有质检
13、部门的产品性能检测报告和产品合格证;碳纤维片材和配套树脂类粘结材料应具有符合本规程第3.2节和第3.3节规定的物理力学性能;对配套的树脂类粘结材料还应提供耐久性能指标及施工和使用环境要求。3.1.3 本规程所列碳纤维片材的性能指标是对单向碳纤维片材的要求。对双向或多向碳纤维片材,可参照采用。3.1.4 混凝土、钢筋和其它材料的有关设计指标应按国家现行有关标准采用。 3.2 碳纤维片材3.2.1 碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面面积计算,净截面面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。碳纤维布的计算厚度应取碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维密度。碳纤维板的性能指标应按板的截面(含树脂)面积计算,截面(含
14、树脂)面积取实测厚度乘以宽度。 3.2.2 碳纤维片材的主要力学性能指标应满足表3.2.2的要求。表3.2.2 碳纤维片材的主要力学性能指标性能项目碳纤维布碳纤维板抗拉强度标准值fcfk3000MPa2000 MPa弹性模量Ecf2.1105 MPa1.4105 MPa伸长率1.5%1.5%3.2.3 碳纤维片材的主要力学性能指标可参照现行国家标准定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T3354测定。3.2.4 单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g/,且不宜高于450g/。在施工质量有可靠保证时,单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量可提高到600 g/。 3.2.5 碳纤维板的厚度不宜
15、大于2.0mm,宽度不宜大于200mm,纤维体积含量不宜小于60%。 3.3 配套树脂类粘结材料3.3.1 采用碳纤维片材对混凝土结构加固时,应采用与碳纤维片材配套的底层树脂、找平树脂、浸渍树脂或粘结树脂。3.3.2 配套树脂类粘结材料的主要性能应满足表3.3.2-1、表3.3.2-2、和表3.3.2-3的要求。 表3.3.2-1 底层树脂的性能指标性能项目性能指标试验方法正拉粘结强度2.5Mpa,且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值ftk附录A 表3.3.2-2 找平材料的性能指标性能项目性能指标试验方法正拉粘结强度2.5Mpa,且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值ftk附录A 表3.3.2
16、-3 浸渍树脂和粘结树脂的性能指标性能项目性能指标试验方法拉伸剪切强度10 MpaGB71241986拉伸强度30 MpaGB/T25681995压缩强度70 MpaGB/T25691995性能项目性能指标试验方法弯曲强度40 MpaGB/T25701995正拉粘结强度2.5 Mpa,且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值ftk附录A弹性模量1500 MpaGB/T25681995伸长率1.5%GB/T256819953.3.3 配套树脂类粘结材料应按附录A的规定进行正拉粘结强度测试。配套树脂类粘结可参照机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法GB/T1452293规定的环境条件进
17、行耐久性检验。经2000h加速老化后,按附录A测定的正拉粘结强度不应明显降低。 3.4 表面防护材料 3.4.1 对已加固完的结构表面应进行防护处理。表面防护材料应与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。 3.4.2 选用的防火材料及其处理方法,应使加固后的建筑物达到要求的防火等级。 3.4.3 当被加固的结构处于特殊环境时,应根据具体情况选用有效的防护材料。4 设计规定 4.1 一般规定4.1.1 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面,使碳纤维片材承受拉力,并与混凝土变形协调,共同受力。4.1.2 碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固:1. 在梁
18、、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固,纤维方向与加固处的受拉方向一致。2. 采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固,纤维方向宜与构件轴向垂直。3. 采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固,纤维方向与柱轴向垂直。4. 当有可靠依据时,碳纤维片材也可用于其它形式和其它受力状况的混凝土结构构件的加固。4.1.3 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应按国家现行有关标准采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算。钢筋和混凝土材料宜根据检测得到的实际强度,按国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标。碳纤维片材应根据构件达到极限状态时的应变,按
19、线弹性应力应变关系确定其相应的应力。4.1.4 碳纤维片材应取生产厂提供的不小于95%保证率的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值fcfk。碳纤维片材的极限拉应变cfu应取其抗拉强度标准值fcfk除以弹性模量Ecf。4.1.5 当采用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固时,应考虑加固后对结构中其它构件或构件的其它性能可能产生的影响。4.1.6 采用粘贴碳纤维片材进行结构加固时,宜卸除作用在结构上的活荷载。如不能在完全卸载条件下进行加固,应考虑二次受力的影响。4.1.7 在受弯加固和受剪加固时,被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应低于C15。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时,混凝土强度等级
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