碳纖維布加固工程可靠性分析。碳纖維可成功地用于混凝土結(jié)構(gòu)的抗震、抗剪和抗彎加固。但應(yīng)該指出,由于碳纖維布加固結(jié)構(gòu)固有的一些受力特點(diǎn),許多混凝土結(jié)構(gòu)問(wèn)題不適于用碳纖維進(jìn)行加固,因此有必要對(duì)其適用性作出分析。
1、剛度問(wèn)題
當(dāng)混凝土樓、屋蓋結(jié)構(gòu)由于剛度不足,導(dǎo)致變形過(guò)大、開(kāi)裂嚴(yán)重而影響使用時(shí),不適合用粘貼碳纖維布的方法加固。研究表明,對(duì)于梁、板等橫向受力構(gòu)件,當(dāng)用碳纖維進(jìn)行加固時(shí),在正常使用極限狀態(tài),碳纖維對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的提高作用小于10%,或基本沒(méi)有提高。
2、碳纖維抗彎加固的適用范圍
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)由于抗彎承載力不夠,采用碳纖維布進(jìn)行加固時(shí),加固結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)一方面取決于原結(jié)構(gòu)的配筋情況,另一方面取決于碳纖維的用量。現(xiàn)假設(shè)原結(jié)構(gòu)為適筋構(gòu)件,則加固結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)可分為如下三種情況。
⑴碳纖維用量較少。破壞時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維可以達(dá)到較高的拉應(yīng)變。
⑵碳纖維用量適中。破壞時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維可達(dá)到某一中等拉應(yīng)變。
⑶碳纖維用量較多。破壞時(shí)受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維應(yīng)變很低。
上述三種情況,第三種情況由于碳纖維用量大且強(qiáng)度利用率低,不宜采用。第一種加固方法適用于截面高度較大的梁,第二種加固方法適用于截面高度較小的板或扁梁。這主要是由于對(duì)板或扁梁而言,在碳纖維未達(dá)到很高的拉應(yīng)變時(shí),結(jié)構(gòu)就可能由于變形過(guò)大而破壞。具體界限取決于碳纖維極限拉應(yīng)變和加載方式。
3、抗扭問(wèn)題
關(guān)于用碳纖維材料進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的抗扭加固,目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的研究很少。從混凝土結(jié)構(gòu)的受扭破壞機(jī)理上看,不論使碳纖維的纖維方向垂直于軸線(xiàn),還是平行于軸線(xiàn),均可以約束扭轉(zhuǎn)斜裂縫的發(fā)展,起到一定的加固效果。
但是,由于用碳纖維進(jìn)行加固時(shí),一方面構(gòu)件裂縫已經(jīng)形成,裂縫分布已經(jīng)確定;另一方面由于碳纖維的極限應(yīng)變可高達(dá)10000με以上,而普通鋼筋應(yīng)變不到2000με即已屈服,若應(yīng)變加到4000με以上時(shí)混凝土裂縫寬度已開(kāi)展很大,必然開(kāi)始向其他表面發(fā)展,結(jié)構(gòu)即已接近破壞,而此時(shí)碳纖維所能達(dá)到的應(yīng)力可能還很低,因此碳纖維加固受扭構(gòu)件的效果有必要通過(guò)進(jìn)一步研究確定。
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