[工程分析]碳纤维布加固受力特点及其力学性能 / 桥梁加固

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碳纤维布加固受力特点及其力学性能

1、加固受力特点

采用碳纤维布作桥梁结构加固补强时， 其加固受力特点如下

（1）与传统的其他加固方法相比， 采用碳纤维布加固桥梁结构能量小程度的改变原有结构的应力分布， 保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。

（2）将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘到梁体底面或箱梁内壁上， 使其与原结构一起参与受力， 即碳纤维布可以与原结构内布置钢筋一道共同承受拉力， 以担高需加固桥梁的承载能力。

（3）沿桥梁的主拉应力方向（或与裂缝正交方向）粘贴碳纤维布， 两端分别设置锚固端， 据此可约束混凝土表面裂缝、桥梁加固补强防止裂缝再扩展， 从而达到提高构件抗弯刚度，、减少构件挠度、改善梁体受力状态的目的。

（4）目前可用于桥梁结构加固用的碳纤维布有单向碳纤维布、单向碳纤维交织布、双向碳纤维交织布及单向碳纤维层村材料等等，可根据不同结构部位和受力特性与方向等， 选择相应的碳纤维布加固。http://www.qlwuixiu.com/

（5）碳纤维布加固混凝土构件， 在提高其受弯承载力的同时也可能影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态将由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。与此同时， 由于碳纤维为完全弹性的材料， 它与钢筋的共同工作会减弱钢筋塑性性能对构件延性的影响。碳纤维布用量过多， 构件延性将有所降低， 因此， 碳纤维布用于钢筋混凝土梁式桥的加固补强时， 应根据实际情况合理使用。

（6）由于碳纤维布加固后最后破坏时的突然性（拉断或剥离等脆性破坏）， 其承载力极限状态不能按普通钢筋混凝土的定义， 一般应按碳纤维抗体拉强度的2/3进行抗体弯承载力计算。

（7）试验表明，碳纤维布能提高混凝土梁抗体剪承载力，桥梁加固补强其作用机理与箍筋类似，同时还能明显改善构件的变形性能， 增强构件的变形能力。

（8）碳纤维布与混凝土基层界面， 可分为两个界面区，即混凝土基层与粘结树脂界面区、粘结树脂与碳纤维布界面区， 粘结性能的本质是接触面间的相互作用， 宏观上表现为液态聚合特浸润表面后形成的机械锁结， 微观上表现为分子扩散后相互缠结作用、或化学键作用、或静电吸引作用， 或其复合作用。http://www.qlwuixiu.com/

2、加固在的力学性能

当碳纤维按施工规定可靠的粘贴在桥梁混凝土结构表面时， 碳纤维与混凝土的锚固、粘结， 同钢筋在混凝土中的锚固、粘结十分相似。碳纤维就是依靠碳纤维与树脂之间， 树脂与混凝土之间的充分的粘结强度来发挥其强大的抗拉强度。

从上面分析可以看出， 碳纤维布与混凝土间粘结应力是沿梁长方向变化的， 其值主要与荷载效应、有效粘结面积、树脂的材料性质等因素有关。当碳纤维布与混凝土之间的粘结应力达到其极限粘结应力时，碳纤维将发生剥离， 从而导致剥离破坏。

因此，与碳纤维布相匹配的粘接树脂的性能， 对于碳纤维布能否与混凝土密贴，碳纤维布与构件中的抗体拉钢筋及混凝土是否变形要协调， 以及碳纤维布强大的拉伸性能能否充分发挥， 是至关重要的， 桥梁加固补强性能优越的碳纤维材料若无性能完善的树脂， 则其复合后的性能将大打折扣。

一般情况下， 碳纤维布与树脂之间、树脂与混凝土之间的粘结强度， 在保证粘贴质量的情况下都应大于混凝土（或表面浅层混凝土）的抗体拉强度。

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