碳纖維布加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已較成熟,主要集中在以下幾個(gè)方面。
(1)提高受剪承載力
碳纖維布對(duì)構(gòu)件抗剪的貢獻(xiàn)類似于箍筋的作用,與混凝土共同承受剪力。另外,碳纖維布具有對(duì)核心混凝土的約束作用,并能承擔(dān)拉應(yīng)力,防止主筋過(guò)早屈服,抑制剪切裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。因此,碳纖維布可以明顯提高鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪承載力,增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。影響受剪加固效果的主要因素有碳纖維布的材料性能、碳纖維布的寬度和層數(shù)、粘結(jié)劑質(zhì)量、粘貼質(zhì)量、剪跨比、加固前構(gòu)件的受荷情況、錨固方式等[2、3].
(2)提高受彎承載力
由于碳纖維布具有抗拉強(qiáng)度高的特性,可以將碳纖維布粘貼在構(gòu)件的受拉表層,使之與混凝土共同承擔(dān)拉應(yīng)力,以提高構(gòu)件的受彎承載力,達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。粘貼碳纖維布后,受彎構(gòu)件的受彎承載能力明顯提高,有效的抑制了裂縫的開展,構(gòu)件的變形能力和延性性能得到顯著改善[4].影響受彎加固效果的主要因素有碳纖維布的材料性能、碳纖維布的寬度和層數(shù)、粘結(jié)劑質(zhì)量、粘貼質(zhì)量、加固前構(gòu)件的受荷情況、縱筋配筋率、構(gòu)件截面尺寸等[4、5].
(3)提高抗震能力
由于碳纖維布能夠約束構(gòu)件的開裂,提高構(gòu)件的剛度和抵抗變形的能力,當(dāng)需要提高構(gòu)件的抗震能力時(shí),亦可用碳纖維布進(jìn)行增強(qiáng)和增韌。尤其對(duì)于鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)和受軸向力作用的鋼筋混凝土柱,往往要求進(jìn)行構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)。采用碳纖維布粘貼于梁柱節(jié)點(diǎn)范圍,或?qū)︿摻罨炷林M(jìn)行包裹,可以明顯改善結(jié)構(gòu)中混凝土構(gòu)件的延性,增加耗能能力,具有良好的抗震加固效果[6].此時(shí),應(yīng)考慮軸壓比、碳纖維布用量、配箍率、長(zhǎng)細(xì)比等因素對(duì)碳纖維布加固構(gòu)件的變形能力和抗震性能的影響。
(4)提高抗疲勞能力
對(duì)于承受動(dòng)力荷載或重復(fù)荷載的構(gòu)件,設(shè)計(jì)時(shí)要求具有足夠的抗疲勞性能,抗疲勞能力的大小與其截面尺寸、配筋率、縱筋類型和荷載級(jí)別等有關(guān)。用碳纖維布進(jìn)行鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁的加固,經(jīng)200 萬(wàn)次重復(fù)荷載作用后,加固構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度不會(huì)降低,也不會(huì)發(fā)生剝落和脆斷現(xiàn)象[7].如果采用預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固的形式,預(yù)應(yīng)力碳纖維布的存在,使構(gòu)件中縱筋的應(yīng)力幅值有所降低,減少了發(fā)生疲勞破壞的可能。而始終處于高應(yīng)力狀態(tài)的碳纖維布具有良好的抗疲勞性能。其綜合效應(yīng)使所加固構(gòu)件的疲勞壽命大大提高,疲勞變形有所減小,構(gòu)件的疲勞抗裂性能得到較大提高,從而延長(zhǎng)構(gòu)件的使用壽命。
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