粘贴碳纤维在桥梁裂缝修补中的运用
碳纤维特性
碳纤维具有高比强度、高比模量,耐疲劳和耐腐蚀等一系列优良性能,在桥梁工程中应用广泛,具有以下优点:
碳纤维布的自重仅为200-300g/m2,设计厚度为0.1l1-0.16mm,加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻,对整个结构重量及桥下净空的影响微乎其微,因此,与其他加固方法相比,采用碳纤维布加固法不增加恒载和断面尺寸,不影响结构外观,不减小桥下净空。
该法施工简便,工期短,*大型设备,不受空间限制,可以不中断桥面交通,且因碳纤维布的随型性较强的特点,可以适应不同构件的各种形状,成型方便。
加固时碳纤维布通过环氧树脂等粘结材料与原有构件有效粘结,不需设置锚栓及凿开混凝土等,不会损伤原构件。
由于碳纤维材料优异的物理力学性能,在对混凝土结构加固补强过程中可充分利用其高强度,高模量的特点来提高构件的承载力,改善其受力性能,达到高效加固的目的。
碳纤维布粘贴在混凝土表面,能有效封闭混凝土表面的裂缝,并能约束混凝土结构裂缝的生成与扩展。
碳纤维材料几乎无腐蚀性和磁性,并具有较好的耐热性,且其化学性质稳定,不会与酸、碱、盐等化学物质发生反应,具有良好的耐久性。
有良好的抗震性,它改善了原构件的裂缝形态,延缓和减轻了震动造成的破坏;
粘贴碳纤维法加固原理
将抗拉性能良好的碳纤维布加固受拉区,可与原结构内钢筋共同承受拉力,以提高旧桥承载力;
沿桥梁的主拉应力方向(或与裂缝正交方向)粘贴碳纤维布,两端分别设置锚固端,可约束混凝土表面裂缝、防止混凝土裂缝进一步扩展,从而达到提高构件抗弯刚度,减小构件挠度、改善梁体受力的目的;
碳纤维布加固混凝土构件,在提高其受弯承载力的同时还可能影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时,构件的破坏形态将由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。与此同时。由于碳纤维为完全弹性的材料,它与钢筋的共同作用会减弱钢筋塑性性能对构件延性的影响。碳纤维布用的过多,构件的延性将有所降低。
碳纤维和混凝土具有相近的温度线膨胀系数,不会由于温度变化产生较大的温度内应力而破坏两者之间的粘结。
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