预应力碳板技术为什么能在工民建及桥梁结构加固领域应用广泛?

发表时间: 2018-07-25 16:38:25

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目前在国内的土木工程加固设计和施工过程中,应用碳纤维加固的手段绝大多数是传统的非预应力碳纤维织物或板材粘贴的工艺路线,即利用碳纤维产品的纤维方向优异的抗拉强度对目标结构本身进行一定的补强。



但由于原有结构在加固前已经处于一个强度较大的应力作用,加固材料的应力水平将始终低于原有结构构件的应力水平产生应力滞后的现象。


同时由于碳纤维板材的弹性模量约为钢筋(HRB400)的80%,其伸长率与钢筋屈服时的伸长率基本处于同一个数量级上。当原有构件承载力达到其破坏极限时,加固材料往往还远未达到其承载力极限值,造成相应的浪费。


另外由于结合面的构造处理及施工手法不同,加固结构与原有结构在附加荷载下的共同工作能力变化较大,由此产生的不确定性亦是问题之一。


对于以上粘贴碳纤维材料加固法带来的问题的一个通解就是使用预应力碳纤维复合板加固法,即对碳纤维板材施加一个预先的应力再将其锚固在待加固构件上的方法。由此带来的优势有:


(1)充分发挥了加固材料的承载力,消除了应力滞后现象。


(2)结合面处理手段统一,加固构件与原构件在承受附加荷载时的整体性上升。


(3)改变原结构内力分布,并降低原结构应力水平。


(4)减小原结构形变,减小应力集中。


(5)长期耐腐蚀性强,化学性质稳定。


(6)力学性能稳定,应力松弛水平低,抗蠕变性强。


(7)施工工艺简单,变量数量少,可通过控制张拉应力及伸长量两者的关系实现精确控制与计算。


简而言之,预应力碳纤维复合板加固法同时具有预应力法的加固、卸荷、改变原结构内力分布的优势与碳纤维本身优异的抗拉强度、稳定的化学性质、稳定的力学性能等优势。在工民建及桥梁结构加固领域特别是承受重载结构和动载结构的桥梁加固中应用前景广泛。


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