粘貼碳纖維在加固橋梁時加固受力特點(diǎn)分析
　　1.引言
　　采用碳纖維加固材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，是近來發(fā)展的新型工法，利用碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度到達(dá)的增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。碳纖維加固法可用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。
　　2．碳纖維的加固原理
　　碳纖維在橋梁工程使用廣泛，其加固的基本原理是將抗拉強(qiáng)度的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延長性。
　　3．碳纖維加固的特點(diǎn)
　　碳纖維材質(zhì)自重輕，施工方便快捷，不增加結(jié)構(gòu)荷載；強(qiáng)度高，能靈活地用于抗彎、封閉箍和抗剪加固；柔韌性好，不受結(jié)構(gòu)外形限制；耐久性佳，抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強(qiáng)；同時抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好；在混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均廣泛采用。
　　4．碳纖維復(fù)合材料
　　4.1碳纖維復(fù)合材料
　　碳纖維復(fù)合材料通常由纖維和基體組成。其力學(xué)特點(diǎn)是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等物理力學(xué)性能，以及現(xiàn)場施工便捷，所以是舊橋加固補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。碳纖維布的抗拉強(qiáng)度一般為3550MPa，彈性模量為2.35×105MPa，根據(jù)碳纖維布的品質(zhì)不同，其厚度為0. 11~ 0. 43mm，幅寬為20~100cm，卷材長度為50~100m。
　　4.2粘結(jié)材料
　　粘結(jié)材料是指能將連續(xù)纖維狀的碳纖維結(jié)合在一起，同時又與混凝土表面粘合的系列材料。它是碳纖維布與混凝土共同工作的關(guān)鍵，應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度來碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。此外，由于舊橋加固均在野外，所以粘結(jié)材料還應(yīng)能在一般氣候條件下固化，固化時間合適(一般有3h左右)，對組分含量不敏感，具有適宜的流動性和粘度，固化收縮率小。粘結(jié)材料主要包括三類材料：底層涂料、整平材料和浸漬樹脂。
　　5．加固受力特點(diǎn)分析 hengshuijucheng
　?。?）碳纖維布有單向碳纖維布、單向碳纖維交織布、雙向碳纖維交織布及單向碳纖維層壓材料等多種，可根據(jù)需加固結(jié)構(gòu)的不同的部位和受力特性與方向等，選擇相應(yīng)的碳纖維布進(jìn)行加固。
　?。?）將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上，使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力，以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力，其改變原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度小。
　?。?）沿橋梁的主拉應(yīng)力方向或與裂縫垂直方向粘貼碳纖維布，兩端分別設(shè)置錨固端，可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大，提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。
　?。?）應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋，因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時，在提高受彎承載力的同時還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時，構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。還因碳纖維為完全彈性材料，它與鋼筋共同工作會減弱鋼筋塑性性能，碳纖維布用量過多，構(gòu)件延性將有所降低。
　?。?）碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)破壞形式變?yōu)榇嘈云茐?，其承載力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2 /3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算，不能按普通鋼筋混凝土考慮。
　?。?）碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力，其作用機(jī)理類似箍筋，同時還能明顯改善構(gòu)件的變形性能，增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。
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