粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對比
粘鋼時(shí)鋼板厚度2～5mm，不應(yīng)超過2層;粘貼碳纖維布時(shí)布厚度0.111～0.167mm，不宜超過4層;根據(jù)市場調(diào)查，一般粘鋼價(jià)格(按粘貼面積計(jì)算)約為粘貼碳纖維布價(jià)格的2～3倍。下面就粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性進(jìn)行對比分析討論。
1.抗彎加固
以高強(qiáng)度I級碳纖維布為例，鋼板與碳纖維布按抗彎加固等強(qiáng)換算結(jié)果見表1。
表1鋼板與碳纖維布抗彎加固等強(qiáng)換算結(jié)果表(單位：mm)
鋼板與碳纖維布抗剪加固等強(qiáng)換算結(jié)果表
對于粘貼多層(2～4層)碳纖維布加固時(shí)，碳纖維布總厚度應(yīng)乘以折減系數(shù)km=1.16-nfEftf/308000≤0.90，計(jì)算結(jié)果如下： 0.111mm厚碳纖維布km(2、3、4層)=0.90、0.90、0.81 0.167mm厚碳纖維布km(2、3、4層)=0.90、0.77、0.64
粘貼1～4層碳纖維布與鋼板等強(qiáng)換算結(jié)果見表1。 從表1中數(shù)據(jù)分析可得： (1)1層碳纖維布折算Q235鋼板厚度0.83～1.79mm，折算Q345鋼板厚度0.57～1.24mm;當(dāng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)所需面積較小，1層碳纖維布滿足結(jié)構(gòu)承載力需要時(shí)，推薦選用碳纖維布加固方案，經(jīng)濟(jì)性和可操作性優(yōu)勢明顯，此時(shí)選用粘鋼加固法將大幅度增加工程造價(jià)和施工工期。
(2)2層碳纖維布折算Q235鋼板厚度1.49～3.22mm，折算Q345鋼板厚度1.03～2.23mm;當(dāng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)所需面積一般，2層碳纖維布滿足結(jié)構(gòu)承載力需要時(shí)，宜優(yōu)先選用碳纖維布加固方案，經(jīng)濟(jì)性和可操作性有一定優(yōu)勢，而此時(shí)選用粘鋼加固法的工程造價(jià)和施工工期略高于碳纖維布，為增加結(jié)構(gòu)的安全性也可選用粘鋼加固方案。
(3)3層碳纖維布折算Q235鋼板厚度2.24～4.13mm，折算Q345鋼板厚度1.54～2.86mm;當(dāng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)所需面積稍大，3層碳纖維布滿足結(jié)構(gòu)承載力需要時(shí)，粘貼碳纖維布法的經(jīng)濟(jì)性和可操作性優(yōu)勢不明顯，而粘鋼加固法更靈活，宜優(yōu)先選用粘鋼加固方案。
(4)4層碳纖維布折算Q235鋼板厚度2.69～4.58mm，折算Q345鋼板厚度1.85～3.17mm;當(dāng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)所需面積較大，4層(根據(jù)km可以得出，粘貼碳纖維布層數(shù)不宜超過4層)及4層以上碳纖維布滿足結(jié)構(gòu)承載力需要時(shí)，粘鋼加固法更具經(jīng)濟(jì)性和施工操作性，推薦選用粘鋼加固方案。
2.抗剪加固
以高強(qiáng)度I級碳纖維布為例， 鋼板與碳纖維布按抗剪加固等強(qiáng)換算結(jié)果見表2。
表2鋼板與碳纖維布抗剪加固等強(qiáng)換算結(jié)果表(單位：mm)
鋼板與碳纖維布抗剪加固等強(qiáng)換算結(jié)果表
同上，對于粘貼多層碳纖維布加固時(shí)，碳纖維布總厚度尚應(yīng)乘以折減系數(shù)km。 根據(jù)表2數(shù)據(jù)分析可得： (1)1層碳纖維布折算Q235鋼板厚度0.23 (0.46)～0.50(1.00)mm，折算Q345鋼板厚度0.16(0.32)～0.35(0.69)mm，由此可見，抗剪加固時(shí)粘鋼加固法的經(jīng)濟(jì)性和適用性明顯優(yōu)于粘貼碳纖維布，這是由于碳纖維布為各向異性材料，抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低，因此《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2006)中實(shí)行強(qiáng)度折減，折減系數(shù)為0.28或0.56。
(2)數(shù)據(jù)表明，只有當(dāng)抗剪加固構(gòu)件斜截面抗剪需補(bǔ)足的箍筋面積較小，粘貼1～2層碳纖維布即可滿足要求時(shí)，方可優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固方案，其使用范圍大幅受限。
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