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预应力碳板加固技术

随着国民经济的飞速发展和社会的进步,建筑加固行业中的新技术和新材料也应运而生。从外包钢加固法、加大截面法和喷射混凝土加固法等传统的加固方法到碳纤维布、碳纤维板等新型材料的应用,最后到对碳纤维板施加预应力新技术的产生。

传统的加固方法具有结构尺寸增加、使用空间减小、结构自重增加、难施工等缺点,而碳纤维布和碳纤维板新材料的应用虽然解决了上述问题,并且具有轻质高强、耐腐蚀、应用面广等特点,但是材料的利用率低,材料浪费极大,材料的强度不能很好的被利用。

 

预应力碳纤维板加固技术的应用不仅提高了材料的利用效率、节约用量,延缓了结构的开裂,减小了裂缝宽度而且极大提高了结构的承载力。在工程加固中,具有较大的优势。

一、 CFRP 板施加预应力的方法

在实际工程中,对碳纤维板施加预应力的方法主要有:反拱法、不设锚具的外部反力架张拉法和端锚加固法。其中,反拱法施加的预应力太小,并且没法准确控制施加预应力的大小;不设锚具的外部反力架张拉法对 CFRP 板施加反力的反力架需要很大的刚度,因此张拉设备比较笨重并且对不同跨度的加固构件适用性比较差;其次,CFRP 板进行放张时,端部的应力较大容易发生剥离破坏。因此在锚具的可靠性、现场的实用性、经济的适用性等方面,端锚加固法具有普遍适用性且更具有实际推广价值。

端锚加固法:在加固构件上设置永久性锚具但不需要外部反力架结构,把加固构件本身作为提供反力的反力架,对 CFRP 板进行张拉施加预应力,张拉完毕后便用锚具固定在构件表面。这种方法以加固构件本身为反力架一方面避免了 CFRP 板放张时粘贴层剪切变形而导致端部的剥离破坏,减小了 CFRP 板由于放张引起的张拉应力的损失;另一方面这种加固方法不受构件本身尺寸的限制,具有普遍适用性,不需要笨重的张拉设备并且适合现场操作,经济高效。但是,这种加固方法需要研制专门的锚具和张拉设备的,技术要求较高。

 

二、预应力 CFRP 板加固系统的优点

1、对 CFRP 板施加预应力可以充分利用 CFRP 板材料的高强性能,减少材料的浪费从而减少了工程成本。

2、对 CFRP 板施加预应力还可以抵消结构中原有的一部分荷载,减小结构中的应力,增大了刚度,延缓了裂缝的出现和宽度,缓解了剥离破坏,并且提高了结构的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。

3、根据国内外的试验研究,在相同的预应力水平下,碳纤维板的应力松弛比钢绞线低。且暴露在野外环境下,预应力 CFRP 板加固技术比体外预应力钢筋或钢铰线耐久性更好。

三、预应力 CFRP 板加固系统的缺点

1、CFRP 板材料本身具有高度非匀质性,这就需要规格要求更高效果更好的锚具,防止碳纤维板在张拉过程中锚具端碳纤维板出现断裂或滑移。

2、CFRP 板材料的脆性会使其在张拉过程中极易被拉断,具有很大的危险,所以需要成熟的张拉技术和设备,同样也要做好施工安全防护工作,保障人员的安全。

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