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纖維類材料是近年來國內外土木工程方面研究的重點,科學技術的發展使得碳纖維復合材料,成為至今應用于建筑業領域里用量很大、技術很穩定的高科技材料,碳纖維復合材料加固技術從而廣泛的應用起來。近十幾年來,國內外的碳纖維及其衍生復合材料正處于高速發展之中,碳纖維材料的力學性能也取得了突破性的進展,生成效率和技術也有了明顯提高,產品成本平穩中持續降低。目前,橋梁工程中已大量使用碳纖維布加固橋梁,提高橋梁本身的承載能力。

　　

　　1碳纖維布加固法技術原理

　　碳纖維布加固法通過在構件受拉區粘貼碳纖維布,增強鋼筋的受拉性能,從而提高整體的抗彎承載力;在構件的受剪區粘貼碳纖維布,加固鋼筋混凝土的抗剪能力;碳纖維布通過約束其內部混凝土從而能加固鋼筋混凝土抗震柱,這種約束伴隨這軸向壓力的增大發生橫向膨脹,從而使得碳纖維布產生環向伸長,增強側向約束力,因此稱為被動約束。這種約束機制取決于碳纖維布的環向約束能力和混凝土的橫向膨脹性能這兩種因素。碳纖維布通過兩階段的受力過程約束混凝土,延緩了受壓區混凝土的壓碎,很大化發揮縱向中鋼筋的塑性性能,構件的延性從而顯著改善。

　　

　　2碳纖維材料特性

　　表1列舉了碳纖維材料的主要性能指標。

　　碳纖維材料的主要特性有:(1)高強高效。碳纖維符合材料不但抗拉強度遠**普通鋼材,模量也比普通鋼材高;(2)重量輕、柔韌性好;(3)施工便捷且質量可以**;(4)具有良好的耐腐蝕性和耐久性。

　　

　　3碳纖維布加固法的優點

　　3.1 優點

　　(1)碳纖維布可以根據補強的要求進行多層粘貼,在一個部位重疊粘貼直至滿足補強的要求。這一優點是傳統方式中無法做到的。

　　(2)對于各種不同形狀的構件,傳統的施工方法基本無法實現,而碳纖維材料的高柔韌性可以適應任意形狀的構件,從而增強了施工的可實行度,縮短施工時間,降低成本,獲得較大的經濟效益。

　　(3)施工簡便。

　　碳纖維布加固法在梁橋內部限制下的作業空間中操作時依然簡單易行,因為這種方法工作時需要的空間很小,不需要大型設備,操作起來十分簡單。

　　(4)不會對原結構產生新損傷。

　　碳纖維布加固補強不需要開鑿混凝土,只需用樹脂對結合處進行粘貼,因此不會產生新的結構破壞。

　　(5)有效地封閉混凝土的裂縫。

　　由于碳纖維布是粘貼在混凝土的表面,因此不但封閉了裂縫,而且碳纖維材料的特性能夠約束裂縫的擴展,將原本寬深的裂縫逐漸變為細小的裂紋,從而混凝土構件的剛度也得到了提高。

　　(6)優良的耐腐蝕性。

　　碳纖維布不僅能經受堿的腐蝕,在其他低劣環境下也有很長的壽命,并且碳纖維材料本身有良好的耐熱性和無腐蝕性,因而這種方法在某些特定環境下更能體現出優越性。

　　(7)不影響外觀。

　　碳纖維布很薄的性能使得其粘貼固化后完全布會影響原來的外觀。

　　3.2 不足之處

　　碳纖維布加固技術的缺點主要在于不能充分適應大變形的結構加固,而且抗震效果實際并不明顯,即延性不足。碳纖維布需要經過相當的變形才能發揮較大的強度即強度和彈性模量的比值太低,難以抑制裂縫的擴展與結構變形;其次有機材料本身不耐高溫,不能在高溫環境下使用,這使得碳纖維布加固法有一定的局限性。

　　4應用范圍

　　目前廣泛使用的碳纖維布形式上主要為片材、棒材。片材的加固形式可謂各式各樣,從原理中可以看出基本體現為抗彎曲、剪切、壓縮、抗震等,因而其加固效果可以體現為增加剛度、抗彎強度、抗剪強度、抗壓強度等?；炷翗蚨盏难有院涂辜羟心芰梢酝ㄟ^在橋墩表面環繞粘貼碳纖維布來實現;而且環繞粘貼的碳纖維布能夠對混凝土柱形成約束作用,從而提高截面的抗壓強度。在加固已經出現裂紋和損傷的部分時可以在混凝土橋橋面板的上下表面分別粘貼上碳纖維布。碳纖維布加固法的技術優勢隨著其廣泛應用已被人們普遍認可,在實際加固梁橋使用中,不僅要制定詳細的材料標準,還必須掌握這項技術的具體操作流程。

　　

　　5結語

　　碳纖維布加固法作為一種新型的技術,在橋梁維護方面有著劃時代的意義。傳統方法幾乎不可能用來維護連續梁橋,因為連續梁橋中有一孔出現損壞就得對全橋進行維修,將會耗費大量的人力物力資源。碳纖維布加固法的優勢使得這些難題迎刃而解,既能**施工的質量又節省了資金,符合可持續發展的戰略思想。鑒于我國掌握和使用這種方法的時間還不長,在實際應用時施工技術、設計方法等方面仍然需要深入地進行研究,結合大量的實踐不斷積累經驗。