CFRP加固法的實(shí)際應(yīng)用案例
根據(jù)您提供的文本,**CFRP加固法在橋梁結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用是一個涉及多方面因素的復(fù)雜過程**。以下是關(guān)于CFRP加固法實(shí)際應(yīng)用案例的摘要:,,1. **技術(shù)概述**, - **定義與優(yōu)勢**:CFRP(碳纖維復(fù)合材料)加固法是一種利用碳纖維增強(qiáng)材料來提高現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性的加固方法。與傳統(tǒng)加固方法相比,CFRP加固法具有適用面廣、操作簡便、工期短和投資節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)。,,2. **應(yīng)用實(shí)例分析**, - **橋梁加固**:CFRP加固法被廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)中,例如對某橋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力FRP加固,通過施加預(yù)應(yīng)力以改善橋梁的整體抗彎剛度,并減少端部混凝土的應(yīng)力集中問題。, - **工程研究**:浙江省交通廳科技項(xiàng)目《既有橋梁的鋼筋混凝土空/實(shí)心矩形板梁加固與修復(fù)技術(shù)研究》中,介紹了CFRP材料的施工工藝及其優(yōu)越性。通過工程實(shí)例分析了CFRP材料厚度折減系數(shù)對其強(qiáng)度的影響,以及多層CFRP布粘貼時存在的強(qiáng)度降低問題。,,3. **技術(shù)挑戰(zhàn)與展望**, - **施工工藝優(yōu)化**:盡管CFRP加固法具有明顯的優(yōu)勢,但在實(shí)際操作中仍存在一些挑戰(zhàn),如施工過程中的質(zhì)量控制和材料性能的保持。未來研究需要進(jìn)一步探索如何優(yōu)化施工工藝以確保加固效果的穩(wěn)定性和持久性。, - **成本效益分析**:在推廣CFRP加固法之前,需要進(jìn)行詳細(xì)的成本效益分析,以確保其經(jīng)濟(jì)可行性,并考慮到不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件和預(yù)算限制。,,CFRP加固法作為一種先進(jìn)的橋梁加固技術(shù),已在多個實(shí)際案例中得到應(yīng)用并取得了良好的效果。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累,預(yù)計這一方法將在橋梁加固領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
CFRP加固法的實(shí)際應(yīng)用案例
案例一:江蘇省蘇南地區(qū)某大橋的加固修復(fù)
工程背景
江蘇省蘇南地區(qū)某大橋是一座三跨懸臂施工變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,橋?qū)?6米,主橋?yàn)?++)m的三跨懸臂施工變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,單箱單室大懸臂。該橋于1996年12月建成并運(yùn)營通車。由于橋梁在使用過程中出現(xiàn)腹板裂縫和底板跨中部位的抗彎性能不足,需要對該橋進(jìn)行加固修復(fù)。
加固方案
在加固方案選擇中,考慮到施工過程中不能斷航,最終確定采用箱內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力和箱外粘貼碳纖維布的加固方案。碳纖維布具有很高的抗拉強(qiáng)度,是一般鋼材的10~15倍,彈性模量稍高于鋼材,因此非常適合橋梁的抗彎加固。本橋箱外碳纖維布粘貼采用2層單向碳纖維布,纖維方向與箱梁底板縱軸向一致,碳纖維布是采納單位面積質(zhì)量為300g/m2,寬度為50cm的碳纖維條布。
施工過程
施工過程中,首先對箱梁底板粘貼區(qū)域的混凝土表面進(jìn)行十丁磨處理,去除其表面的浮漿和疏松混凝土以及油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土構(gòu)造新面,并用壓縮空氣吹除浮塵,確?;炷帘砻鏉崈舨⒈3指稍?。由于原箱梁底板混凝土施工質(zhì)量較差,表面凹凸不平,必須在涂刷底層樹脂后進(jìn)行找平處理。找平材料要求具有良好的施工性能與觸變性能。為了得到良好的粘貼效果,應(yīng)對箱梁底板混凝土表面的凹陷部位進(jìn)行填補(bǔ)平坦,且不應(yīng)有楞角,待其干燥后即可進(jìn)行碳纖維布的粘貼。
結(jié)果與評價
碳纖維布加固法的優(yōu)點(diǎn)包括重量輕、無需大型設(shè)備、施工簡便、不影響橋下通航凈空高度、耐酸堿鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能良好,不會像鋼板材料那樣會銹蝕,因而具有良好的耐久性。通過此次加固,橋梁的抗彎性能得到了顯著提升,同時也保證了橋梁的美觀性和通航凈空高度。
案例二:FRP加固鋼梁的設(shè)計方法
工程背景
FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)在理論基礎(chǔ)和應(yīng)用上都有了長足的發(fā)展,而FRP加固鋼結(jié)構(gòu)的研究還處于起步階段。作者在這些規(guī)程的基礎(chǔ)上,對CFRP鋼梁加固進(jìn)行了更為系統(tǒng)的研究,包括界面應(yīng)力、承載力的提高、疲勞性能及細(xì)節(jié)設(shè)計等方面,為FRP加固鋼梁設(shè)計提供了新的研究基礎(chǔ)。
設(shè)計方法
設(shè)計方法包括概念設(shè)計、截面設(shè)計、界面應(yīng)力計算、疲勞分析等各個必要步驟。在概念設(shè)計中,F(xiàn)RP加固鋼構(gòu)件的方式主要有提高構(gòu)件的抗剪性能、抗彎性能、抗壓性能、剛度、疲勞性能、連接強(qiáng)度等。其中,F(xiàn)RP對構(gòu)件抗拉及抗彎能力的提高最為顯著。在截面設(shè)計中,需要確定材料屬性、評估原有構(gòu)件性能、計算加固所需FRP、計算界面應(yīng)力、考慮疲勞荷載下性能、細(xì)節(jié)設(shè)計等步驟。
施工過程
在施工過程中,需要考慮施工現(xiàn)場的布置、材料安放、施工安全、對原有結(jié)構(gòu)外形及加固后正常使用的影響、對環(huán)境的影響等因素。此外,還需要考慮溫度效應(yīng)、FRP材料的選擇、粘接層的界面應(yīng)力、鋼構(gòu)件的失穩(wěn)等因素。
結(jié)果與評價
通過采用FRP加固鋼梁的設(shè)計方法,可以有效地提高鋼梁的抗彎性能和承載力,同時也能提高鋼構(gòu)件的抗震性能和承載力,達(dá)到加固效果。此外,F(xiàn)RP加固法還可以減少施工難度,提高施工效率,降低維護(hù)成本。
總結(jié)
以上兩個案例展示了CFRP加固法在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況。無論是橋梁的加固修復(fù)還是鋼結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計,CFRP加固法都展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢,包括高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕、施工簡便等。這些優(yōu)勢使得CFRP加固法成為了一種有效的結(jié)構(gòu)加固手段,廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、道路等領(lǐng)域。
CFRP加固法在舊橋改造中的應(yīng)用
CFRP加固技術(shù)的成本效益分析
CFRP材料在極端氣候下的性能
橋梁加固新技術(shù)的比較研究
frp加固鋼梁的設(shè)計方法.docx
FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)在理論基礎(chǔ)和應(yīng)用上都有了長足的發(fā)展,而FRP加固鋼結(jié)構(gòu)的研究還處于起步階段。 作者在這些規(guī)程的基礎(chǔ)上,對CFRP鋼梁加固進(jìn)行了更為系統(tǒng)的研究,包括界面應(yīng)力、承載力的提高、疲勞性能及細(xì)節(jié)設(shè)計等方面,為FRP加固鋼梁設(shè)計提供了新的研究基礎(chǔ)。 本文參考英國的加固規(guī)程的設(shè)計方法并結(jié)合作者的研究成果,給出了實(shí)用的FRP加固鋼梁(也可以是鋼混凝土板組合梁)的設(shè)計方法,其中包括了概念設(shè)計、截面設(shè)計、界面應(yīng)力計算、疲勞分析等各個必要步驟。 1概念設(shè)計1.1frp對構(gòu)件性能的影響FRP加固鋼構(gòu)件的方式主要有提高構(gòu)件的抗剪性能、抗彎性能、抗壓性能、剛度、疲勞性能、連接強(qiáng)度等。 其中,F(xiàn)RP對構(gòu)件抗拉及抗彎能力的提高最為顯著。 因此,在FRP加固鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中,以對鋼梁的加固為主要加固方式。 1.2frp加固結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮因素采用FRP對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,需要從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及施工等幾方面來進(jìn)行綜合評價。 (1)經(jīng)濟(jì)中應(yīng)考慮的主要因素如下材料的費(fèi)用;施工的費(fèi)用;交通中斷所造成的直接和間接損失;將來的維護(hù)成本。 (2)技術(shù)中應(yīng)該考慮的主要因素如下構(gòu)件需要提高的強(qiáng)度和剛度;加固的質(zhì)量和可靠度;加固構(gòu)件的耐久度。 (3)施工過程中應(yīng)考慮的主要因素如下施工現(xiàn)場的布置,材料安放;施工安全;對原有結(jié)構(gòu)外形及加固后正常使用的影響;對環(huán)境的影響。 1.3加固材料的選擇(1)溫度效應(yīng)必須考慮。 由于FRP(其中CFRP的熱膨脹系數(shù)接近0)與鋼材的熱膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致溫度變化能在加固的界面產(chǎn)生很大的剪應(yīng)力和剝離應(yīng)力。 這往往導(dǎo)致FRP的剝離破壞。 (2)要采用高強(qiáng)度、高剛度的FRP材料。 相對于混凝土而言,鋼材的彈性模量相當(dāng)高,如果要達(dá)到提高原結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的效果,應(yīng)采用比鋼材的強(qiáng)度和剛度更高的FRP材料。 (3)粘接層的界面應(yīng)力必須考慮。 相對于混凝土而言,鋼構(gòu)件本身很難發(fā)生剝離破壞和斷裂(破損處除外)。 而采用的加固材料CFRP的抗剝離性能很好,也不易拉斷。 這些使得粘接層成為了加固結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)。 尤其是在FRP材料的端部,界面應(yīng)力集中往往能造成FRP的剝離破壞。 (4)鋼構(gòu)件的失穩(wěn)必須考慮。 1.4預(yù)應(yīng)力frp法采用直接或間接預(yù)應(yīng)力,將部分恒載由原有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到FRP上來,能很好地提高加固效果。 目前,國內(nèi)外所使用的方法主要有兩種,預(yù)應(yīng)力FRP法和梁反拱預(yù)應(yīng)力法。 預(yù)應(yīng)力FRP法是對FRP先進(jìn)行張拉,然后將FRP粘接到鋼梁上,待粘接膠固化后再松開張拉機(jī)具。 采用這種方法雖然可以將部分恒載轉(zhuǎn)移到FRP上,但將在FRP端部產(chǎn)生很大的界面應(yīng)力,往往需要對FRP端部進(jìn)行錨固。 采用這種方法在FRP端部產(chǎn)生界面應(yīng)力相對較小,通常不需要為此在FRP端進(jìn)行錨固,但施工難度大。 2構(gòu)件性能計算界面設(shè)計的主要步驟為:確定材料屬性→評估原有構(gòu)件性能→計算加固所需FRP→計算界面應(yīng)力→考慮疲勞荷載下性能→細(xì)節(jié)設(shè)計。 FRP加固鋼梁的截面形式如圖1(a)所示。 2.1粘膠的物理屬性要確定的材料屬性包括:FRP的彈性模量Ep、極限變形εpu及粘接膠的彈性模量Ea、剪切模量G和強(qiáng)度fua。 如不能確定構(gòu)件中鋼材的材料屬性,還需要對它進(jìn)行測定,包括彈性模量Eb和屈服變形εby。 準(zhǔn)確測量粘接膠的物理屬性是比較困難的,特別是對強(qiáng)度的確定。 可考慮用小尺寸的加固鋼梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),得到破壞荷載,然后由本文推薦的界面應(yīng)力計算公式來確定粘接膠強(qiáng)度。 2.2組合梁和剛度對需要加固的鋼梁進(jìn)行計算,求出構(gòu)件的彈性抗彎承載力Mu和剛度(EbIb),加固前負(fù)載(恒載)產(chǎn)生的彎矩M0、面積Ab及中性軸到下底面的距離Zb。 如果該構(gòu)件為混凝土板和鋼組合梁,則計算組合梁的各項(xiàng)參數(shù)。 應(yīng)力圖見圖1(b)。 2.3計算fp加固所需的fp已知加固后所需達(dá)到的抗彎承載力為Mru,計算所需FRP板的截面積Ap。 (1)反拱裝卸及預(yù)張拉frp對受害者的影響如果鋼梁直接承受動荷載,則以梁底邊的彈性極限應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計極限狀態(tài)。 應(yīng)力圖見圖1(c)。 計算中同時考慮了各項(xiàng)因素的影響,包括恒載的彎矩M0,加固前的抗彎承載力Mu及加固所需達(dá)到的承載力Mru、鋼梁的溫度應(yīng)變(αbΔT)、加固前反拱卸載引起的彎矩Mf及作用在FRP上的預(yù)拉力Ff等。 計算所需的FRP截面積為:Ap=EbEp[Mru?Mu?(Zb+Ib/ZbAb)FfMu?M0?Mf+αbΔTEbIb/Zb](1Z2bAb/Ib+1)Ab(1)Ap=EbEp[Μru-Μu-(Ζb+Ιb/ΖbAb)FfΜu-Μ0-Μf+αbΔΤEbΙb/Ζb](1Ζb2Ab/Ιb+1)Ab(1)從式中可看出,反拱卸載及預(yù)張拉FRP均能減小所需FRP板的面積。 當(dāng)溫度增加時Ap減小,溫度減小時Ap增加。
CFRP布加固修復(fù)橋梁工程應(yīng)用闡述.docx
碳纖維增加塑料(CFRP)加固修復(fù)混凝土構(gòu)造技術(shù)討論在美、日等興旺國家開展較早,始于80年月。 我國是在90年月中后期(1996~1997年)正式開頭對碳纖維增加塑料加固修復(fù)土木建筑構(gòu)造進(jìn)展討論的,并于1998年開頭了實(shí)際的工程應(yīng)用。 但從國內(nèi)近年來的應(yīng)用狀況來看,應(yīng)用于橋梁工程的工程數(shù)量遠(yuǎn)少于工業(yè)與民用建筑物的工程數(shù)量。 江蘇省蘇南地區(qū)某大橋,,寬26m,,,為雙幅單向車道分別式橋梁。 其中主橋?yàn)?+ +)m的三跨懸臂施工變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱染,單箱單室大懸臂,,,,頂板設(shè)2%的單向橫坡,底板水平。 ,,梁底曲線在跨中9m段為等截面,然后按二次拋物線漸變到支點(diǎn)。 箱梁為三向預(yù)應(yīng)力構(gòu)造,縱向采納低松弛5-7φ5的預(yù)應(yīng)力鋼絞線,橫向?yàn)?4φ5的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲,豎向?yàn)?8φ5的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲。 該橋于1996年12月建成并運(yùn)營通車。 為此需要對腹板裂縫處進(jìn)展抗剪加固處理外,還需對中跨底板跨中部位進(jìn)展抗彎加固修復(fù)。 3加固方案的選定 由于該橋主跨位于河道中,且施工過程中不能斷航,故對箱梁主跨底板跨中部位的抗彎加固修復(fù)工作帶來了較大的困難。 在加固方案選擇中,曾提出箱內(nèi)采納體外預(yù)應(yīng)力和箱外粘貼鋼板的綜合加固方案,但是考慮到箱外粘貼鋼板,首先在河道中箱梁底板底面處鋼板錨栓孔的鉆跟以及具有肯定自重的鋼板粘貼施工存在肯定的困難,而且增加了構(gòu)造自重;其次還要考慮鋼板的防腐方案;再次由于鋼板具有肯定的厚度,在底板跨中部位粘貼鋼板后,在底板底面凸出一塊,影響美觀,并降低橋下通航凈空高度。 經(jīng)比擬最終確定采納箱內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力和箱外粘貼碳纖維布的加固方案。 碳纖維布具有很高的抗拉強(qiáng)度,是一般鋼材的l0~15倍,彈性模量稍高于鋼材,~,因而比擬適合橋梁的抗彎加固。 本橋箱外碳纖維布粘貼采納2層單向碳纖維布。 纖維方向與箱梁底板縱軸向全都,碳纖維布是采納單位面積質(zhì)量為300g/m2,,寬度為50cm的碳纖維條布。 ,寬度為整個底板寬度。 碳纖維布縱橋向搭接長度不小于20cm,橫橋向搭接長度不小于5cm,并要求縱橋向碳纖維布搭接接頭相互錯開不能在同一截面上。 為了得到良好的粘貼效果,應(yīng)先對箱梁底板粘貼區(qū)域的混凝土外表進(jìn)展十丁磨處理,去除其外表的浮漿和疏松混凝土以及油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土構(gòu)造新面,并用壓縮空氣吹除浮塵,確?;炷镣獗頋崈舨⒈3挚菰?。 由于原箱梁底板混凝土施工質(zhì)量較差,外表凹凸不平。 必需在涂刷底層樹脂后進(jìn)展找平處理。 找平材料要求具有良好的施工性能與觸變性能。 由于找平材料在固化和溫度變化時都會產(chǎn)生收縮,這樣有可能在膠層內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,從而降低粘結(jié)強(qiáng)度,影響粘結(jié)質(zhì)量的穩(wěn)定性,甚至導(dǎo)致破壞。 用找平混合材料對箱梁底板混凝土外表的凹陷部位進(jìn)展填補(bǔ)平坦,且不應(yīng)有楞角,待其枯燥后即可進(jìn)展碳纖維布的粘貼。 第1層碳纖維布浸漬樹脂固化后,用手指按壓碳纖維布外表的方法檢查第1層碳纖維布粘貼質(zhì)量,如發(fā)覺有氣泡,用小刀片順纖維方向切開,灌膠并加以壓平,使其與混凝土面密貼。 (2)碳纖維布重量輕,本橋使用的碳纖維布每平方米僅300g,施工時不需大型設(shè)備,,充分顯示其優(yōu)越性 (3)碳纖維布很薄,,,與粘貼鋼板相比外表輕松美觀,且不影響橋下通航凈空高度。 (4)由于箱梁外加固使用的碳纖維布及其配套樹脂具有耐酸、堿、鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能,不會像鋼板材料那樣會銹蝕,因而具有良好的耐久性。 (5)應(yīng)加快CFRP加固修復(fù)混凝土構(gòu)造新技術(shù)、新材料、新工藝的標(biāo)準(zhǔn)化工作,使其安康、快速地進(jìn)展。
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在土木工程中的應(yīng)用綜述共3篇.docx
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在土木工程中的應(yīng)用綜述1 碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是由碳纖維和樹脂這兩種材料組成的復(fù)合材料,具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、高剛度、耐腐蝕和防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。 因此,CFRP在土木工程領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,本文將就其在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。 CFRP在建筑結(jié)構(gòu)加固中具有廣泛的應(yīng)用,例如混凝土結(jié)構(gòu)加固和鋼結(jié)構(gòu)加固。 對于混凝土結(jié)構(gòu)加固中,CFRP可以用于加固柱子、梁、板和墻體等,可以在不拆除原有建筑構(gòu)件的情況下提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載力,另外,在耐震改造方面也有很好的應(yīng)用。 在鋼結(jié)構(gòu)加固方面,CFRP可以解決鋼結(jié)構(gòu)的撓度和裂縫等問題,同時可以提高鋼構(gòu)件的抗震性能和承載力,達(dá)到加固效果。 CFRP在道路及橋梁維修方面應(yīng)用廣泛,可以用于加固和修補(bǔ)橋墩、橋梁和路面的裂縫和損壞部分,使得維修后的道路和橋梁具有更高的承載能力和強(qiáng)度。 CFRP可以用于對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,主要是用于加固梁、柱和板等部位,在提高結(jié)構(gòu)承載能力的同時,可以延長結(jié)構(gòu)的使用壽命,體現(xiàn)了其在建筑結(jié)構(gòu)中的優(yōu)越性能。 風(fēng)力及太陽能設(shè)備的制造需要一定的高強(qiáng)度和輕質(zhì)性能,CFRP由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而變得十分適用,既可以保證設(shè)備的質(zhì)量,又可以提高其使用周期和減少生產(chǎn)成本。 綜上所述,CFRP在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛,可以用于建筑加固、道路及橋梁維修、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固和風(fēng)力及太陽能設(shè)備制造等多個方面。 其優(yōu)秀的性能和特點(diǎn)保證了其在未來將會有更廣泛的應(yīng)用。 碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在土木工程中的應(yīng)用綜述2 一、引言碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是由高強(qiáng)度的碳纖維和熱固性樹脂相互結(jié)合而成的一種高性能材料,它的優(yōu)點(diǎn)在于其輕質(zhì)、強(qiáng)度高、剛度好、耐腐蝕、抗疲勞和耐久性強(qiáng)等特點(diǎn)。 由于這種材料具有很多優(yōu)異的特性,越來越被應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域中。 因此,本文將從以下幾個方面來探討碳纖維復(fù)合材料在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀。 二、CFRP在土木結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用CFRP在土木結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用是它在土木工程領(lǐng)域中最為廣泛和具有代表性的一種應(yīng)用。 因?yàn)樵诮ㄖ蜆蛄旱韧聊窘Y(jié)構(gòu)中,由于受到時間的侵蝕和自然災(zāi)害的影響,這些結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能會逐漸變差,從而導(dǎo)致其失穩(wěn)甚至破壞。 在這種情況下,采用CFRP進(jìn)行增強(qiáng)和修復(fù)就成為了一種可行的手段。 由于CFRP具有輕質(zhì)、強(qiáng)度高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn),它與混凝土、磚石、石灰石和鋼材等材料相結(jié)合后,可以有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、延性和耐久性。 三、CFRP在土木結(jié)構(gòu)加固的實(shí)例(1)某大型鋼結(jié)構(gòu)工廠某大型鋼結(jié)構(gòu)工廠的軸承柱和桁架桁架的首層疲勞裂縫已經(jīng)超過20%的截面高度。 因此,采用CFRP加固措施進(jìn)行了增強(qiáng)。 在加固后,柱和桁架的首層疲勞裂縫完全消失,鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均得到了提高。 (2)某高速公路跨度橋某高速公路跨度橋的拱縫處的混凝土構(gòu)件由于受到水分腐蝕的影響,出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象。 加固選用CFRP鋼板和CFRP板帶兩種結(jié)構(gòu)形式,鋼板和板帶均采用MMA樹脂進(jìn)行粘接。 經(jīng)過加固后,混凝土構(gòu)件的開裂現(xiàn)象得到了有效控制,同時還可以有效地提高其承載能力和抗震性。 (3)某文化遺產(chǎn)建筑某文化遺產(chǎn)建筑由于年代久遠(yuǎn),出現(xiàn)了墻體的開裂和變形現(xiàn)象,導(dǎo)致建筑物失去了穩(wěn)定性。 在測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對建筑物的墻體采用了CFRP加固。 加固后,建筑物的穩(wěn)定性得到了恢復(fù)。 四、CFRP在土木工程中的其他應(yīng)用 除了在土木結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用外,CFRP在土木工程中的應(yīng)用還有很多。 (1)在管道的防腐層中使用CFRP材料,可以大大提高管道的耐腐蝕性能,并減輕管道的重量。 (2)在集水管中采用CFRP管材,可以減輕材料的質(zhì)量,提高其抗壓和抗拉強(qiáng)度,有效地防止管材開裂。 (3)在橋梁和隧道的建設(shè)中,采用CFRP板帶來增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu),可以提高建筑的耐久性和抗震性。 (4)在風(fēng)力機(jī)葉片中應(yīng)用CFRP材料,可以大大提高葉片的性能和壽命,從而提高風(fēng)力發(fā)電的效率。 CFRP不僅可以有效地提高建筑物的強(qiáng)度、延性和耐久性,還可以減輕建筑材料的重量,改善其耐腐蝕性能,并提高其防震能力。 因此,CFRP在土木工程中的應(yīng)用前景十分廣闊,我們相信在未來的建筑和橋梁工程中,CFRP將會更加廣泛地應(yīng)用到各個方面。 碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在土木工程中的應(yīng)用綜述3 碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是由碳纖維和環(huán)氧樹脂等復(fù)合材料構(gòu)成的一種高強(qiáng)度、高剛性、輕質(zhì)化的材料。 它具有優(yōu)越的力學(xué)性能和化學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,其中包括土木工程。 本文將綜述CFRP在土木工程中的應(yīng)用。 一、加固和修復(fù) 1、加固和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)由于潮濕和化學(xué)反應(yīng)等原因,混凝土結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生裂縫和破損。 在這種情況下,使用CFRP帶和板可以很好地加固和修復(fù)這些結(jié)構(gòu)。
CFRP加固鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度計算方法研究
--修繕加固與改造 CFRP加固鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度計算方法研究摘要本文主要研究了CFRP加固鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度計算方法。 首先介紹了CFRP加固技術(shù)的原理和意義,接著分析了加固后梁的受力情況和強(qiáng)度。 根據(jù)混凝土梁的設(shè)計理論和CFRP加固的理論,結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例,提出了一種可行的計算方法,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性和應(yīng)用范圍。 關(guān)鍵詞:CFRP加固;鋼筋混凝土梁;正截面強(qiáng)度;計算方法一、引言鋼筋混凝土梁是建筑工程中常見的結(jié)構(gòu)元素,具有較好的承載能力。 但是,由于受到長期的荷載作用和環(huán)境侵蝕,鋼筋混凝土梁容易出現(xiàn)裂紋和變形等問題,使得其承載能力下降。 因此,提高鋼筋混凝土梁的強(qiáng)度和耐久性是非常重要的。 CFRP(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)作為一種新型材料,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高剛度、不易腐蝕等優(yōu)點(diǎn),并被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中。 二、CFRP加固技術(shù)原理和意義CFRP加固技術(shù)在建筑工程中可以有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性。 其主要原理是利用CFRP片對鋼筋混凝土梁進(jìn)行增強(qiáng),在不改變梁體原有結(jié)構(gòu)的情況下提高梁體強(qiáng)度和承載能力。 具體來說,CFRP片與混凝土梁互相貼合,通過膠水將兩者粘結(jié)在一起,利用CFRP片的高強(qiáng)度和剛度,抵消混凝土梁受力時的裂紋和變形,使其承載能力得到提高。 CFRP加固技術(shù)的意義在于可以不需要進(jìn)行大規(guī)模的結(jié)構(gòu)改造,就可以有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震能力,進(jìn)而提高建筑物的安全性和耐久性。 三、加固后梁的受力情況和強(qiáng)度研究加固后梁的受力情況和強(qiáng)度是計算CFRP加固效果的重要依據(jù)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和理論計算,可以推導(dǎo)出加固后梁的正截面強(qiáng)度公式。 在加固后的鋼筋混凝土梁強(qiáng)度計算中,需要涉及一定的鋼筋混凝土梁設(shè)計理論知識。 朱氏公式是一種常用的計算鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度的方法,其公式為:0.36f'cbd(1-0.416x/b)+Asfy/(bxd)其中,f為鋼筋混凝土梁正截面受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度,f'c為混凝土的極限抗壓強(qiáng)度,分別為梁的寬度和高度,As為梁上縱向受拉鋼筋的面積,fy為鋼筋的屈服強(qiáng)度。 通過改變As的值,可以獲得加固后梁的正截面強(qiáng)度。 同時,根據(jù)CFRP加固理論,可以計算出加固后梁的抵抗彎曲和剪切力的強(qiáng)度和分布情況。 通過比對強(qiáng)度計算結(jié)果和實(shí)測值,可以驗(yàn)證計算方法的準(zhǔn)確性。 四、計算方法.通過以上分析,本文提出了一種計算CFRP加固鋼筋混凝土梁正截面強(qiáng)度的方法。 根據(jù)CFRP加固理論,計算出CFRP片的強(qiáng)度和分布情況。 通過計算對比,判斷加固效果的好壞。 五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證針對以上計算方法,本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 采用測試設(shè)備對加固后的鋼筋混凝土梁進(jìn)行強(qiáng)度測試和壓縮試驗(yàn),測試結(jié)果與計算結(jié)果進(jìn)行比對。 六、總結(jié)本文主要研究了CFRP加固鋼筋混凝土梁的正截面強(qiáng)度計算方法。
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在建材領(lǐng)域的應(yīng)用
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在建材領(lǐng)域的應(yīng)用 隨著近年來碳纖維制備技術(shù)的突破及生產(chǎn)成本的降低,碳纖維復(fù)合材料逐漸成為國內(nèi)外建筑功能材料行業(yè)的研究熱點(diǎn)。 相比于建材領(lǐng)域中傳統(tǒng)材料(鋼鐵、混凝土等),碳纖維復(fù)合材料在防腐性、質(zhì)量、機(jī)械性能等方面具有特殊的優(yōu)勢。 目前,碳纖維復(fù)合材料在建材行業(yè)中主要應(yīng)用包括碳纖維增強(qiáng)混凝土、碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料棒材、板材、繩索等)以及功能復(fù)合材料等。 2.CFRP適用于建材的主要特點(diǎn) (2)耐腐蝕性,這就是為什么它被用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕控制和修復(fù)。 (3)導(dǎo)熱系數(shù)低。 (4)具有高比強(qiáng)度,因此無需重型施工設(shè)備和支撐結(jié)構(gòu)。 (5)固化時間短。因此,施工時間短,有利于縮短了項(xiàng)目工期。 (6)具有高極限應(yīng)變。 (7)抗疲勞性高。因此,大幅度降低維護(hù)保養(yǎng)成本。 (8)CFRP是不良的電導(dǎo)體,無磁性 (9)重量輕,碳纖維增強(qiáng)塑料預(yù)制組件可以很容易地運(yùn)輸。降低了現(xiàn)場安裝勞動力成本和資本投入成本。 圖1用于建材的碳纖維復(fù)合材料(CFRP) 3.碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在建材領(lǐng)域的應(yīng)用 CFRP材料因其具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域。 傳統(tǒng)的外貼CFRP加固技術(shù)由于其工藝簡單、方便,廣受工程界歡迎。 但CFRP難以充分發(fā)揮其高強(qiáng)材料的性能,并且CFRP混凝土截面容易剝離。 為了充分發(fā)揮CFRP的高強(qiáng)性能,對其預(yù)先施加預(yù)應(yīng)力,這樣預(yù)應(yīng)力外貼CFRP技術(shù)就得到了開發(fā)和利用。 表面嵌貼CFRP技術(shù)得到了開發(fā)和利用。 這項(xiàng)技術(shù)將CFRP筋或半條嵌入預(yù)制的混凝土槽中,并填入環(huán)氧樹脂膠來粘結(jié)CFRP與混凝土,通過擴(kuò)大CFRP混凝土之間的粘結(jié)面積來增強(qiáng)兩者間的粘結(jié)能力。 傳統(tǒng)的鋼筋材料具有良好的抗拉、抗壓能力,廣泛用于建筑材料的加固。 但鋼筋在環(huán)境復(fù)雜的氣候條件下會因腐蝕導(dǎo)致構(gòu)建力學(xué)性能嚴(yán)重下降,甚至引起安全事故。 而碳纖維增強(qiáng)樹脂具有耐腐蝕性,且質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低,因此可替代傳統(tǒng)金屬材料用于建筑加固。 圖3用于替代鋼筋材料的CFRP鋼筋 圖4CFRP鋼筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中的應(yīng)用 碳纖維棒材采用多股連續(xù)碳纖維和熱固性樹脂膠合后,通過模具積壓拉拔快速固化成型制得。 相比于元鋼,碳纖維復(fù)合棒材和水泥具有更高的粘結(jié)強(qiáng)度,因此在近海建筑物、化工廠、高速公路護(hù)欄、房屋地基和橋梁中得到廣泛應(yīng)用。 同時由于碳纖維具有高強(qiáng)度和高剛性,采用碳纖維復(fù)合棒材制備所得構(gòu)建的撓度遠(yuǎn)高于鋼筋混凝土材料。 碳纖維還具有導(dǎo)電性,均勻地分散到水泥基材料中可顯著改變其導(dǎo)電性能,降低電阻,持續(xù)通電時呈現(xiàn)良好的電熱效應(yīng),可用于道路工程除冰。 CFRP包裹物用于鋼筋混凝土柱的腐蝕控制和修復(fù)。 它們也用于抗震結(jié)構(gòu)的建造。 CFRP布和片材現(xiàn)今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用與混凝土結(jié)構(gòu)的加加固中,CFRP材料的高耐腐蝕性、高比強(qiáng)度(強(qiáng)度與重量之比)是該技術(shù)得以發(fā)展的倆個重要原因。 一項(xiàng)關(guān)于CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的重要應(yīng)用是利用外包CFRP片材加固混凝土柱,CFRP片材可以有效的約束混凝土柱的側(cè)向變形從而達(dá)到提高其承載力和延性的作用,如圖1所示,其作用機(jī)理與箍筋有類似之處。 圖5CFRP布包裹在柱子外層起到加固作用 抗拉強(qiáng)度比普通鋼強(qiáng)很多倍,彈性模量也從不比鋼差。 所以建筑商喜歡用它來加固和修復(fù)混凝土。 碳纖維復(fù)合材料作為一種高性能、多功能的先進(jìn)復(fù)合材料,可以用作結(jié)構(gòu)建筑材料和功能性建筑材料。 隨著生產(chǎn)及工藝技術(shù)的突破,碳纖維復(fù)合材料成本降低,建筑領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)合材料有著巨大需求。 盡管碳纖維復(fù)合材料具備承重大、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等特性,同時兼具良好的力學(xué)性能和物理性能,能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求,同時符合生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展趨勢。 1.北京熱塑性復(fù)合材料工程技術(shù)研究所 2.北京納盛通新材料科技有限責(zé)任公司 3.法國洛林大學(xué) 4.天津工業(yè)大學(xué)
CFRP加固木梁抗彎承載力試驗(yàn)及模擬研究.docx
CFRP加固木梁抗彎承載力試驗(yàn)及模擬研究1.引言隨著建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展和時間推移,木材結(jié)構(gòu)使用年限上限逐漸臨近,加固成為了延長木結(jié)構(gòu)使用年限的有效手段。 傳統(tǒng)的鋼筋加固容易對結(jié)構(gòu)原有外觀造成損壞,并且由于安裝的復(fù)雜性以及加固質(zhì)量難以保證,存在安全隱患。 因此,近年來,將CFRP作為高強(qiáng)材料加固木材結(jié)構(gòu)越來越受到關(guān)注。 本文通過對CFRP加固木梁的抗彎承載力試驗(yàn)及模擬研究,旨在探究CFRP加固對木梁抗彎性能的影響,為后續(xù)木材結(jié)構(gòu)加固提供更為可靠的技術(shù)支持。 2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計與方法2.1試驗(yàn)設(shè)計本文選取了尺寸為100mm×50mm×1500mm的木梁進(jìn)行試驗(yàn)。 將試驗(yàn)?zāi)玖悍譃槿M加固組和一組對照組,各組數(shù)據(jù)如下表所示。 其中,加固組1、2、3分別采用單面、雙面和多層CFRP進(jìn)行加固。 組別加固材料數(shù)量對照組-1加固組1單面CFRP1加固組2雙面CFRP1加固組3多層CFRP12.2加固方法將試驗(yàn)?zāi)玖悍胖糜谠囼?yàn)架上,進(jìn)行四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),架跨為1200mm,加載方式為靜態(tài)加載。 首先,對三個加固組分別進(jìn)行鋼鋸切口,鋼刀分別鋸至鋼鋸切口的深度為25%、50%和75%,每個組三個切口,間距均勻。 接著,在筋槽處涂抹CFRP板材膠水,將CFRP板材貼合于木梁表面,壓實(shí)后靜置24小時。 對于加固組3,將CFRP板材疊加貼合并粘結(jié)在一起。 2.3數(shù)據(jù)采集與處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集分為兩個部分:一是在加載時,通過傳感器采集木梁變形數(shù)據(jù),記錄中心位移和應(yīng)變等信息;二是在破壞時,對照片記錄完整的受力過程。 另外,通過有限元軟件ABACUS對CFRP加固前后的木梁進(jìn)行模擬分析,驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析3.1試驗(yàn)結(jié)果通過試驗(yàn),得到各組數(shù)據(jù)如下表所示。 組別抗彎極限荷載/kN斷裂位移/mm對照組10.45.71加固組115.66.23加固組218.47.09加固組320.98.46從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在CFRP加固后,木梁的抗彎能力均得到了巨大提升,其中多層CFRP加固效果最佳,荷載增加50.5%。 3.2分析從CFRP加固的機(jī)理來看,CFRP的優(yōu)異性能使木梁表面和CFRP之間形成了很強(qiáng)的結(jié)合,提高了木梁的抗彎強(qiáng)度和剛度。 此外,CFRP材料本身的高強(qiáng)度和輕質(zhì)化也大幅度減小了加固后的木梁重量,提高了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。 模擬分析表明,CFRP板材與木梁表面結(jié)合質(zhì)量是影響加固效果的一個主要因素。 CFRP板材的厚度、長度、數(shù)量和覆蓋范圍也對加固效果產(chǎn)生重要影響。 本次試驗(yàn)中多層CFRP的加固方法更能增強(qiáng)木梁的承載力。 4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論CFRP加固能有效提高木梁的抗彎性能,在增加木梁承載力的同時,也減輕了木梁結(jié)構(gòu)重量,有利于其抗震能力提升。 CFRP在加固木材結(jié)構(gòu)方面有著廣泛且可靠的應(yīng)用前景。 但需要重視CFRP加固的質(zhì)量監(jiān)控和溝通,以保障加固效果與結(jié)構(gòu)安全。
預(yù)應(yīng)力CFRP與鋼板復(fù)合加固混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載力試驗(yàn)研究-劉春偉翟愛良王東海王立健-中文期刊
摘要CFRP作為新型結(jié)構(gòu)加固材料在混凝土固工程中應(yīng)用比較廣泛,預(yù)應(yīng)力CFRP與鋼板復(fù)合加固混凝土受彎構(gòu)件能顯著提高正截面承載力,通過5根混凝土梁試驗(yàn)所得數(shù)據(jù),探索分析復(fù)合加固技術(shù)對構(gòu)件正截面承載力的影響. 預(yù)應(yīng)力;CFRP;鋼板;受彎構(gòu)件;正截面承載力;
CFRP在加固工程中的應(yīng)用.doc
摘要:作為一種新型加固材料,碳纖維材料(CFRP)具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。 本文介紹了CFRP在各類加固工程中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)1、前言碳纖維材料(CFRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是20世紀(jì)80年代在國際上新興起的一項(xiàng)新型、高效、便捷的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。 它利用樹脂類材料將碳纖維粘貼在混凝土表面,形成復(fù)合材料,通過與混凝土之間協(xié)同工作,對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)起到加固及改善受力性能的作用。 該項(xiàng)技術(shù)興起于美、日、德等發(fā)達(dá)國家,...。 CFRP在加固工程中的應(yīng)用.doc 1/8 1.該資料是網(wǎng)友上傳的,本站提供全文預(yù)覽,預(yù)覽什么樣,下載就什么樣。 2.下載該文檔所得收入歸上傳者、原創(chuàng)者。 3.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。 該項(xiàng)技術(shù)興起于美、日、德等發(fā)達(dá)國家,現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于建筑物、橋梁、特種結(jié)構(gòu)等各類土木工程中。 中國的起步比較晚,于1997年開始正式研究該項(xiàng)目,并于1998年才開始應(yīng)用于實(shí)際工程。 經(jīng)過近7年的努力,已取得了一些成績,有了不少成功應(yīng)用的工程實(shí)例和《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。 同時,由于具有許多其它傳統(tǒng)加固方法所不具備的優(yōu)越性,如簡便快速的施工工藝、良好的加固修補(bǔ)效果和理想的耐久性等,該技術(shù)已引起國內(nèi)外土木工程領(lǐng)域的廣泛重視。 表1是CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)與其它傳統(tǒng)加固方法的比較。 表1CFRP加固混凝土與其它加固方法比較加固方法增大體積增加重量施工時間所需工日施工空間所需設(shè)備交通影響抗腐蝕性加大截面法大大長多大多大差體外預(yù)應(yīng)力法小小較長多大多大差粘貼鋼板法小大較長多大較多大差CFRP加固法小小短少小少小好2、材料特性碳纖維材料(CFRP)顯著的特性是:①抗腐蝕能力強(qiáng)(耐久性好);②自重小,且具有很高的材料抗拉強(qiáng)度(質(zhì)強(qiáng)比高);③彈性變形能力和抗疲勞能力強(qiáng);④較高的電阻和較低的磁感應(yīng)。 現(xiàn)在,國內(nèi)加固工程中所用的CFRP多為進(jìn)口材料,如日本前田工纖的CFRP,瑞士的SiKa公司的CFRP等。 與日本生產(chǎn)的CFRP配套使用的粘貼膠約有三種,它們分別是FP-NS、FE-Z或FE-B及FR-E3P。 各種膠的主要作用如下:FP-NS底涂材料,作用為滲入混凝土內(nèi)部,強(qiáng)化混凝土表面,改善CFRP與混凝土之間的粘結(jié)性能;FE-Z、FE-B整平材料,作用為修補(bǔ)混凝土表面缺陷,提高CFRP與混凝土的粘結(jié)質(zhì)量;FR-E3P粘貼材料,保證CFRP與混凝土的有效粘結(jié)及兩者的共同工作。 各種材料的具體性能見表2-3。 表中各項(xiàng)指標(biāo)均由廠家提供,根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)國的有關(guān)規(guī)范規(guī)定的方法測定。 表2日本產(chǎn)常見CFRP及其性能品名纖維種類纖維面積重設(shè)計厚度抗拉強(qiáng)度彈性模量FTS-C1-20高強(qiáng)度200g/-C1-30高強(qiáng)度300g/-C1-45高強(qiáng)度450g/-C5-30高彈性模量300g/-NS2:115-25℃40min10h-Z2:115-35℃100min14h35MPaFR-E3P2:115-25℃40min10h30MPa3、計算方法受彎加固采用碳纖維對梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時的承載力計算,除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對受彎構(gòu)件正截面承載力計算的基本假定外,尚應(yīng)符合下列要求:①構(gòu)件達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時,碳纖維的拉應(yīng)變按截面。 CFRP在加固工程中的應(yīng)用來自淘豆網(wǎng)www.taodocs.com轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處.

淺析CFRP在橋梁加固中的應(yīng)用CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料,近年來受到越來越多橋梁工程師的重視。CFRP不僅可以用于新建橋梁的構(gòu)建,還可以利用其強(qiáng)大的加固效果對老化、損傷的橋梁進(jìn)行加固。本文將從CFRP的特性、加固原
預(yù)應(yīng)力CFRP加固法在橋梁工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望
預(yù)應(yīng)力CFRP加固法在橋梁工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望摘要:預(yù)應(yīng)力CFRP加固法較非預(yù)應(yīng)力CFRP加固法更能發(fā)揮CFRP高強(qiáng)的材料性能,具有更加廣闊的應(yīng)用前景。 預(yù)應(yīng)力CFRP加固法在橋梁工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望.doc 本文就預(yù)應(yīng)力CFRP加固法的材料特點(diǎn)、預(yù)應(yīng)力施加工藝、應(yīng)用進(jìn)展以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀作了總結(jié),并展望了此方法的未來研究方向。 關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力;CFRP;加固;橋梁工程前言碳纖維增強(qiáng)材料(CFRP)中可用于土木建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的形式有很多種,見圖1:圖1用于結(jié)構(gòu)加固修復(fù)CFRP材料類型從國內(nèi)外看,在長纖維的CFRP中,用于結(jié)構(gòu)加固中最多的材料形式是片材,其次是棒材。 在片材中,布狀材料使用量最大,每年達(dá)近200萬m2,且技術(shù)最成熟[2]。 傳統(tǒng)的粘貼碳纖維片材加固法興起于20世紀(jì)80年代的美國、日本等發(fā)達(dá)國家。 經(jīng)過20多年的實(shí)踐和研究發(fā)現(xiàn)[4]:①由于CFRP強(qiáng)度很高而彈性模量與鋼筋相似,致使采用直接粘貼CFRP片材加固混凝土梁時,CFRP片材的高強(qiáng)度特點(diǎn)僅在梁中受拉鋼筋屈服后才能發(fā)揮。 在鋼筋屈服前,片材的抗拉強(qiáng)度沒有得到充分的發(fā)揮,使用階段的加固效果也不理想,對構(gòu)件開裂荷載和屈服荷載的提高幅度不大;②環(huán)氧樹脂層傳遞的剪力有限;③CFRP在受拉的同時還承受一個由曲率帶來的剝離應(yīng)力;④延性不足;⑤耐火性與耐高溫性能差。 因此針對以上傳統(tǒng)粘貼碳纖維片材方法的弊端,近幾年,在一些橋梁加固中已陸續(xù)采用預(yù)應(yīng)力CFRP加固法。 通過對CFRP施加預(yù)應(yīng)力既可提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力,又可顯著減小結(jié)構(gòu)變形,提高結(jié)構(gòu)剛度,充分利用材料性能,大大節(jié)省材料及工程造價。 為CFRP施加預(yù)應(yīng)力的方法預(yù)應(yīng)力施加的施工工藝是影響預(yù)應(yīng)力CFRP片材加固效果的一個核心問題。 目前已經(jīng)使用了6種施加方法:1)、利用獨(dú)立于加固梁的張拉設(shè)備直接張拉通過獨(dú)立于待加固的混凝土梁的張拉設(shè)備(設(shè)備可固定于梁端混凝土柱或臺座上)張拉CFRP布,在CFRP布上涂刷樹脂后將其粘貼于梁底,待樹脂固化后卸去張拉設(shè)備。 但是,由于該方法必須將張拉設(shè)備固定于加固混凝土梁以外的反力支座上,在實(shí)際工程中可能受現(xiàn)場條件制約。 2)、利用固定于加固梁的張拉設(shè)備直接張拉利用安裝于混凝土梁兩端的滾軸將CFRP布做成回路,將CFRP布兩個自由端與手扳葫蘆和力傳感器連接,利用手扳葫蘆收緊CFRP布從而建立預(yù)應(yīng)力,同時使梁起反拱。 3)、利用波形齒夾具錨直接張拉如圖2,先將波形齒夾具錨的下波形齒板以一定間距固接在被加固的結(jié)構(gòu)上,然后將剛浸漬過樹脂的CFRP片材粘貼在被加固梁表面上,再先兩端(如圖2a)后中間(如圖2b)地逐步地將CFRP片材錨固于被加固梁表面上固接的下波形齒板上。 對CFRP片材而言,兩端固定后,中間錨具錨固CFRP片材時會強(qiáng)迫CFRP片材幾何變形產(chǎn)生伸長,從而在CFRP片材中建立預(yù)拉力。 該方法施工工藝簡便,但是在梁端部彎剪區(qū)打孔固定錨具對梁本身造成一定損傷,同時施加的預(yù)應(yīng)力度不易控制,造成理論分析困難。 由于反拱法的頂升幅度較小且受裂縫開展寬度限制,獲得的預(yù)應(yīng)力水平較低。 5)、利用CFRP片材的長度隨溫度變化的特性直接張拉利用CFRP片材與混凝土之間較大的溫度變形差,適當(dāng)?shù)慕档蜏囟?,使混凝土?gòu)件相對縮短而CFRP片材相對伸長,待CFRP片材伸長值達(dá)到要求后將其粘貼于梁上,待溫度恢復(fù)正常時,CFRP片材相對縮短而混凝土梁相對伸長,從而在CFRP片材上建立預(yù)應(yīng)力。 該方法正處于試驗(yàn)階段,具有較好的應(yīng)用前景。 6)、對體外CFRP預(yù)應(yīng)力筋直接張拉體外CFRP預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)結(jié)合了體外預(yù)應(yīng)力和CFRP材料的優(yōu)點(diǎn),有希望被廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)加固中。 其預(yù)應(yīng)力的施加方法與傳統(tǒng)鋼制體外預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力施加方法一致,但其錨具研制工作的滯后制約了CFRP作為體外預(yù)應(yīng)力筋不能廣泛應(yīng)用于橋梁加固中。 預(yù)應(yīng)力CFRP加固法在國內(nèi)外的應(yīng)用進(jìn)展與研究現(xiàn)狀1、國內(nèi)外的應(yīng)用進(jìn)展1998年,德國Gomadin-gen市Lauter橋加固修復(fù)工程首次成功實(shí)施預(yù)應(yīng)力碳纖維板材加固;1999年,英國牛津Hythe橋加固修復(fù)工程首次應(yīng)用預(yù)應(yīng)力碳纖維板材加固金屬橋梁結(jié)構(gòu)。 2006年,彭暉等人[3]在亞洲范圍內(nèi)首次也是世界第三例將預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)應(yīng)用于國道G106線金剛頭橋并獲得了成功。 2008年,京廣線和石(石門)長(長沙)線交匯處的下行線上的一座鋼筋混凝土T梁簡支梁橋采用預(yù)應(yīng)力CFRP板進(jìn)行加固。 CFRP作為體外預(yù)應(yīng)力筋的形式在橋梁加固中應(yīng)用尚未見報道,但在新建的橋梁工程中已有采用。 在2009年完工的何圩分離式立交橋成為我國首座碳絞線體外預(yù)應(yīng)力橋梁。 2、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀Deuring[6]對采用非預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固的大比例T形構(gòu)件的彎曲性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

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