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碳纤维布加固受力特点分析

2018-06-19 14:16:35 

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随着社会的发展,人们对已建及在建的基础设施提出了更高的要求。现有的道路桥梁,一般都是在超负荷运行,加上其他方面的影响,致使桥梁面临多种结构性或非结构性的破坏,如承载力不足、设计荷载标准低、年久失修等,使得这些结构不能满足现有交通的要求。所以对这些结构进行加固,已是当务之急。相对于传统的加固方法,用纤维加固桥梁构件,不仅具有轻质高强、高弹模、耐腐蚀、耐久性好、抗冲击等优点,而且拥有施工便捷、无需大型机械、工期短等优势。碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维布已应用于桥梁维修加固工程中。

在桥梁加固工程中,碳纤维布材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强。其加固的效果,主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力;提高构件的刚度以及延性。除此之外,许多室内及现场试验证明,碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。

碳纤维布加固受力特点分析

1.与传统的其它加固方法相比,采用碳纤维布加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布,保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。

2.将抗拉性能优良的碳纤维布,用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上,使其与原结构一起参与受力,即碳纤维布可以与原结构内布置的钢筋一道共同承受拉力,以提高旧桥的承载能力。

3.沿主拉应力方向,或与裂缝正交方向,粘贴碳纤维布,两端分别设置锚固端,据此可约束混凝土表面裂缝防止裂缝再扩展从而达到提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态的目的。

4.目前,用于加固用的碳纤维有:单向碳纤维布、单向碳纤维交织布、双向碳纤维交织布及单向碳纤维层压材料等,根据不同的结构部位和受力特性与方向等,选择相应的碳纤维布进行加固。

5.碳纤维布加固混凝土构件,在提高其抗弯承载力时,还可能对抗弯构件破坏形态产生影响。当碳纤维布用量过多时,构件的破坏形态将由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。与此同时由于碳纤维为完全弹性的材料,它与钢筋的共同工作会减弱钢筋塑性性能对构件延性的影响。碳纤维布用量过多,构件延性将有所降低。因此,碳纤维布用于钢筋混凝土梁式桥的加固补强时,应根据实际情况合理使用。

6.用碳纤维布加固的旧桥,一旦发生破坏如拉断或剥离等脆性破坏,具有突发性,因此其承载力极限状态不能按普通钢筋混凝土的定义,一般应按碳纤维抗拉强度的三分之二进行抗弯承载力计算。

7.试验研究证实,碳纤维布能够提高混凝土梁抗剪承载力,其作用机理与箍筋类似,同时还能明显改善构件的变形性能,增强构件抗变形能力。

8.碳纤维布与混凝土基层界面,可分为两个界面区,即混凝土基层与粘结树脂界面区、粘结树脂与碳纤维布界面区粘结性能的本质是接触面间的相互作用,宏观上表现为液态聚合物浸润表面后形成的机械锁结,微观上表现为分子扩散后相互缠结作用,或化学键作用,或静电吸引作用,或其复合作用。


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