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碳纤维布加固中的问题

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-06-07【

碳纤维布作为高性能结构加固材料在国外土木及水工工程中已得到广泛应用,我国近年引入这门技术,广泛开展试验研究及应用工作。结合我们的了解,介绍这门技术在国内外土木工程中的应用与发展,并为这门技术应用与发展提出了几个观点。

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建筑物鉴定维修和加固改造,是伴随人 类有建造历史以来便有的古老传统专业,但就其内涵而言,它才刚刚形成一门新兴学科。近几十年来, 这门新兴学科伴随着建筑业和现代科学技术 的迅猛发展而发展。在我国,由于工程建设主管部门和广大科技工作者的高度重视,更由于实际市场经济的需求,全国建筑物鉴定、维修及加固改造工作取得了大量成绩,这些成绩在本领域的科研学术水平,规范标准编制及管理以及实际工程应用的各个层次上均有体现。 本文来自123

碳纤维布加固技术所涉及的材料主要有两种:一是碳纤维布,二是粘贴树脂。这门技术就是将碳纤维布粘贴在钢筋混凝土构件受拉区表面,从而达到封闭裂缝或提高构件承载力的目的。

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碳纤维丝的生 产,是通过氧化有机聚合物纤维〔通常是聚丙烯硝胺纤维或乳化沥青 〕,只留下碳素材料,其碳原子沿原有纤维长度排列整齐而形成碳素纤维。每根碳纤维丝由 300012000个碳原子丝以纹线或麻绳的方式抖咧而成,其粗细仅相当于人的一 根头发丝。碳纤维材料是一种高性能材料,可以制成各种形状应用于 新建结构及结构加固工程中。而结构加固工程中应用最多的则是碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度可达 3500MP a 以上 ,为普通建筑用钢板材强度的十几倍,而比重为18okg/ m3,仅为钢材比重的1/4 简单一句话概括,碳纤维材料是一种高强轻质的高性能材料。 内容来自123456

结构加固修复用粘贴树脂通常选用环氧基类 ,该类树脂力学性能指标一般可满足结构加固所要求的强度,耐久性及施工简易的的要求  123,123

60 年代飞机制造及航天工业首先将碳纤维增强材料用于商业用途,随后运动器材制造商也开始成功的运用这门高科技技术 . 用碳纤维来制造赛车车身,自行车车身,网球拍及鱼杆等等。所有这些运用都是将碳纤维与聚合树脂形成一种聚合物。 123456

碳纤维在土木工程中的运用,最先是将其制成棒材或型材, 作为钢筋和型钢的方式进行运用。也有将碳纤维丝剪成短裁,与硷一起搅拌制成碳纤维混凝土,以提高混凝土的抗拉强度。

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碳纤维技术在加固技术中的运用主要是由日本人在八十年代发动起来的。主要起因是八十年代初日本政府强制要求提升路桥运载能力,组织专家组调查发现,大量的桥梁需要加固。日本人意识到对新技术的需求。就由制造商、工程公司和政府机构形成合作,专门研究发展修复加固新技术 。把碳纤维布象贴钢板一 样贴到混凝土 上这门技术就作为了首选。政府机构组织协调,制造商们研制材料,工程公司进行运用研究,迅速地将这门技术运用到工程实际中。

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九十年代初, 日本已成功地将这门技术用于上千个工程项目中。95 年神户大地震后,日本的碳纤维布用量已达到数百万平方米 

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96~97年我国才开始对碳纤维增强塑料加固修复土木建筑结构进 行研究,98年开始了实际工程应用。

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本技术虽然是从国外引进的成熟技术 ,其成熟性体现在国外工程中的大量应用以及所制定的相关标准和规范,但是我们必须根据我国的国情以及我们的具体需求对这门技术进行一步的深人研究,只有这样才能使这门技术在我国得到健康地发展。关于碳纤维布在我国的应用与发  我们有如下几点想  ;

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促进材料国产化 123,123

技术成熟与工程造价是影响一门技术应用的关键。 由于碳纤维布加固技术在国内的研究应用时间不长,还没有相应的设计规范和施工 规程。以及由于主要材料碳纤维布依赖进口,造成成本偏高。我们在推广这门技术的过程中就碰到这样的问题,业主们不满意在相同的加固效果下,碳纤维布加固比普通粘钢加固造价果高而设计人员又担心这门技术不是十分成成熟, 这些都给推广这门技术带来了一 定难度因此,材料的国产化以降低造价 就是件十分 紧迫的事情。造价一旦能够降低下来,更有利于本技术在工程实际中的应用推广 : 同时也有利于对本技术进行更深人的研究,进一 步促进这门技术的应 

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用和发展  
结构加固往往是在非卸荷状态下 进行,于是在加固前原构件截面就会在所承受的截面内力下处于某个初始应力应变状态 。加固后,在没有新的荷载增量作用时,被加固截面内力不会发生,因而截面应力应变亦不会发生变化,新增加部分(碳纤维布会处于零应力应变状态 。只有当有了荷载增量作用时,新增加部分才会发生变形,参予作用。在加固设计 时我们仍然可以采用极限强度理论进行设计 计算,以配合现有的各种设计规范规程。但我们所选取的极限状态一定要是合理而正确的极限状态,换句话说.在加固设计时各种材料的强度设计指标要合理正确。 123,123

所以我们在进行加固设计时,必须首先根据结构实际的受力状态 和阶段,进行截面的内力分析和应力应变分 析后确定合理正确的材料强度设计指标 ,方进行加固设计或验算。

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