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碳纤维加固加固技术及其适应性(二)【吉安】

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3、碳纤维布加固方法的适用性

如上所述,碳纤维布可成功地用于混凝土结构的抗震、抗剪和抗弯加固。但应该指出,由于碳纤维布加固结构固有的一些受力特点,许多混凝土结构问题不适于用碳纤维布进行加固,因此有必要对其适用性作出分析。

3.1刚度问题

当混凝土楼、屋盖结构由于刚度不足,导致变形过大、开裂严重而影响使用时,不适合用粘贴碳纤维布布的方法加固。研究表明,对于梁、板等横向受力构件,当用碳纤维布进行加固时,在正常使用极限状态,碳纤维布对结构刚度的提高作用小于10%,或基本没有提高。

3.2碳纤维布抗弯加固的适用范围

当混凝土结构由于抗弯承载力不够,采用碳纤维布布进行加固时,加固结构的破坏形态一方面取决于原结构的配筋情况,另一方面取决于碳纤维布的用量。现假设原结构为适筋构件,则加固结构的破坏形态可分为如下三种情况。

⑴碳纤维布用量较少。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维布可以达到较高的拉应变。

⑵碳纤维布用量适中。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维布可达到某一中等拉应变。

⑶碳纤维布用量较多。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维布应变很低。

上述三种情况,第三种情况由于碳纤维布用量大且强度利用率低,不宜采用。第一种加固方法适用于截面高度较大的梁,第二种加固方法适用于截面高度较小的板或扁梁。这主要是由于对板或扁梁而言,在碳纤维布未达到很高的拉应变时,结构就可能由于变形过大而破坏。具体界限取决于碳纤维布极限拉应变和加载方式。

3.3抗扭问题

关于用碳纤维布材料进行混凝土结构的抗扭加固,目前国内外进行的研究很少。从混凝土结构的受扭破坏机理上看,不论使碳纤维布的纤维方向垂直于轴线,还是平行于轴线,均可以约束扭转斜裂缝的发展,起到一定的加固效果。

但是,由于用碳纤维布进行加固时,一方面构件裂缝已经形成,裂缝分布已经确定;另一方面由于碳纤维布的极限应变可高达10000με以上,而普通钢筋应变不到2000με即已屈服,若应变加到4000με以上时混凝土裂缝宽度已开展很大,必然开始向其他表面发展,结构即已接近破坏,而此时碳纤维布所能达到的应力可能还很低,因此碳纤维布加固受扭构件的效果有必要通过进一步研究确定。

4、结论

⑴碳纤维布加固法可用于对混凝土结构抗弯、抗剪和抗震加固,但各有适用范围。计算承载力时,应根据试验结果考虑碳纤维布强度的折减。

⑵碳纤维布加固法不适于混凝土结构由于刚度不足,变形过大,在正常使用极限状态的加固。当用于抗扭加固时,虽能起一定的作用,但并不经济,需通过进一步试验研究确定。