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浅谈桥梁加固工程中碳纤维增强复合材料的应用
浅谈桥梁加固工程中碳纤维增强复合材料的应用
摘要:桥梁的加固主要采用纤维复合材料,这种材料具有很高的强度,材料的材质也很轻,材料本身的耐腐蚀性也很强,是一种新型的高性能材料。在最近几年这种材料应用在桥梁加固工程中,能够加固补强混凝土的结构,具有非常广泛的应用前景。文章主要研究桥梁加固工程中碳纤维复合材料的应用,以供后期使用参考。
关键词:碳纤维复合材料;加固;施工;应用;分析
桥梁加固工程需要寻找高性能、重量轻、具有长时间的耐久性的加固材料。碳纤维增强复合材具有这样的功能,是一种具有发展潜力的复合材料。
1 桥梁加固方式
粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是一种传统的加固方法,如果桥梁的承载能力不足或者主钢筋出现严重腐蚀的现象,主梁就会产生横向的裂缝,这就需要采用锚栓及粘结剂,把钢板锚固定在混凝土结构中承受拉力很弱的地方,把钢板和桥梁结构粘合在一起,形成一个统一的结构,达到共同受力的目标,增强桥梁的承载能力。
增大截面加固方法。增大界面的加固方法也是一种传统的加固方法,主要应用在梁柱的强度、刚度、稳定性和抗裂性的性能不足的情况,需要增加构建的截面增加钢筋的配备,提高钢筋的利用效率,这种方法能够加大钢筋混凝土截面增加的了配主筋,柱的截面也同样能够增大,柱子的承载力也都相应的增加。这种方式应用的非常广泛。
体外预应力加固法。体外预应力的加固方式,是针对钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板出现预应力不足的情况下,采用的一种体外预加力的方式进行加固,采用这种方式能够消除一部分的桥梁的自重力,起到直接卸载的作用,提高了桥梁的承载力度。这种加固的方式具有一定的优点。首先在桥梁的自重力很小的情况下,能够改善原始结构的受力状态,提高的结构的刚度和承重性能。其次在桥梁的承重能力比较小的情况,节省了墩台及基础的加固施工。最后,对于那些预应力的加固的方法,可以做为桥梁的临时加固的手段,能够提高桥的的承载力。
2 碳纤维加固技术分析
碳纤维是一种高性能的复合材料,采用这种方式进行加工,是把碳纤维片材浸含在树脂系粘贴剂中,粘贴在混凝土构件的表面,表面的拉力变大,混凝土本身的承载力也达到了要求,实现了结构和承载力的加强。
碳纤维的性能。对碳纤维进行分析,按照力学的性能进行分析,包括:高模量(I型)碳纤维,这种材料的拉伸模量很高,同时具有很长的伸缩效率。高强度(II型)碳纤维这种材料的拉伸强度能够达到3000MPa,可以拉伸到4000MPa以上。中等模量(III)材料能够在200-300GPa之间,%-%,在桥梁加固中是一种常用的材料。此外,按照材料进行分类,包括:碳纤维(CFRP),玻璃纤维(GFRP),芳纶纤维(AFRP),这三种。还可以按照排列的方式进行分类,包括:单向纤维片材和双向纤维片材。
加固用碳纤维的力学性能指标。对桥梁加固中应用的碳纤维片材需要按照国家的指标进行测定,各种性能需要满足下表的力学性指标。
表1 碳纤维片材主要力学性能指标
很多碳纤维的性能不同,但是采用的纤维复合材料的应力关系式相容的,受到拉力的性能呈现一种上升的趋势,这是这种材料具有的重要性能。各种纤维材料的性能见图1。
在图1中,能够看出,很多