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度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預浸成為復合增強材料;用環(huán)氧樹脂粘結劑沿受拉方向或垂直
度、剛度、抗裂性和延長性。
3.碳纖維加固的特點
碳纖維材質自重輕,施工方便快捷,不增加結構荷載;強度高,能靈活地用于抗彎、封閉箍和抗剪加固;柔韌性好,不受結構外形限制;耐久性佳,
抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強;同時抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好;在混凝土構件、鋼結構、木結構均廣泛采用。
4.碳纖維復合材料
4.1碳纖維復合材料
碳纖維復合材料通常由纖維和基體組成。其力學特點是應力應變量完全線彈性,不存在屈服點或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強、輕質、耐腐蝕、
耐疲勞等優(yōu)異物理力學性能,以及現(xiàn)場施工便捷,所以是舊橋加固補強的理想材料。碳纖維布的抗拉強度一般為3550MPa,彈性模量為2.35×105MPa,根據(jù)
碳纖維布的品質不同,其厚度為0. 11~ 0. 43mm,幅寬為20~100cm,卷材長度為50~100m。
4.2粘結材料
粘結材料是指能將連續(xù)纖維狀的碳纖維結合在一起,同時又與混凝土表面粘合的系列材料。它是保證碳纖維布與混凝同工作的關鍵,應有足夠的
剛度與強度來保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞,同時應有足夠的韌性,不會因混凝土開裂導致脆性粘結破壞。此外,由于舊橋加固均在野外,所以粘結
材料還應能在一般氣候條件下固化,固化時間合適(一般保證有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.加固受力特點分析
(1)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)需加固結構的不同的部位和受力特性與
方向等,選擇相應的碳纖維布進行加固。
(2)將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上,使其與原結構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,碳纖維布保證在設計荷載范圍內(nèi)與原結構共同受力,其改變原有結構的應力分布程度最小。
(3)沿橋梁的主拉應力方向或與裂縫垂直方向粘貼碳纖維布,兩端分別設置錨固端,可約束混凝土表面裂縫,防止裂縫擴大,提高構件抗彎剛度、減
少構件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。
(4)應根據(jù)實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件時,在提高受彎承載力的同時還影響受彎構件的破壞形
態(tài)。當碳纖維布用量過多時,構件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉變?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,構件延性將有所降低。
(5)碳纖維布加固后橋梁結構破壞形式變?yōu)榇嘈云茐?,其承載力極限狀態(tài)應按碳纖維抗拉強度的2 /3進行抗彎承載力計算,不能按普通鋼筋混凝土考慮。
(6)碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機理類似箍筋,同時還能明顯改善構件的變形性能,增強構件的變形能力。