碳纖維布加固橋梁受力分析
碳纖維布新材料的發(fā)現(xiàn)是土木工程發(fā)展新的推動力，碳纖維布加固法也被視為梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)、提高承載能力，尤其是當(dāng)高度受限制時的優(yōu)選加固方法，其施工工藝亦較簡單。今天，我們就來探討一下碳纖維布加固橋梁受力的特點。
1.將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上,使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力,以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布保證在設(shè)計荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力,且改變原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度小。
2.沿橋梁的主拉應(yīng)力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設(shè)置錨固端,可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大,提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。
3.應(yīng)根據(jù)實際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋,因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時,在提高受彎承載力的同時還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時,構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。還因碳纖維為完全彈性材料,它與鋼筋共同工作會減弱鋼筋塑性性能,碳纖維布用量過多,構(gòu)件延性將有所降低。
4.碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)物后破壞形式變化為突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2/3進(jìn)行抗彎承載力計算,不能按普通鋼筋混凝土考慮。
5.碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機(jī)理類似箍筋,同時還能明顯改善構(gòu)件的變形性能,增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。

如何處理碳纖維布加固空鼓問題：
相信做工程的都知道，粘貼碳纖維布加固時出現(xiàn)空鼓問題是再平常不過的事情。但是大家有沒有去系統(tǒng)分析總結(jié)下，引起空鼓的可能原因有哪些呢？
一般情況下，我們經(jīng)驗認(rèn)為引起空鼓的原因主要有以下五個方面：
1. 粘貼前對混凝土打磨不平整；
2. 碳布粘貼不平整，刮板在刮布時沒有把空氣完全排出；
3. 刷碳纖維膠時厚薄不一；
4. 碳布粘貼完成后，面膠涂刷不均勻；
5. 碳纖維布的質(zhì)量問題，如太硬，織造不緊密等。
我們知道了碳纖維布起氣泡空鼓的原因，就可以對癥下藥、做出處理。大部分情況的空鼓都是由于刷膠不均勻，導(dǎo)致空氣沒有完全被排出引起的，這樣我們可以根據(jù)空鼓的面積大小采用不同的解決方法。如果空鼓面積大，可以把空鼓的地方割掉，注意被切掉部分需要鑿毛，再采用修補(bǔ)膠修補(bǔ)平整，以免粘貼上去還有可能空鼓，然后進(jìn)行碳纖維布的粘貼，搭接時要至少搭接20公分以上;刮板在刮布時要來回滾壓，確?？諝馔耆懦?面膠要均勻涂刷。第二，如果是小面積空鼓可用針頭注射，要是針頭注射不進(jìn)去，也可以采用本方法，不過這種方法一般較少采用。

碳纖維布加固施工材料的報價受到哪4個方面的影響？
目前，在眾多加固工程中都會優(yōu)先使用碳纖維布加固材料，碳纖維材料質(zhì)量優(yōu)勝，施工難度較低，而且裁剪方便，諸如此類的優(yōu)點還有很多，碳纖維材料分為兩種，一種是碳纖維布，還有一種是碳纖維板，現(xiàn)在使用頻率較多的是碳纖維布。
碳纖維布加固材料的施工報價受到多個方面因素的影響，接下來的時間，小編就來帶著大家一起走進(jìn)碳纖維布，看看具體都是哪些因素影響的碳纖維布加固材料的施工報價。
一、碳纖維布的規(guī)格
碳纖維布的規(guī)格較多，由于每個客戶的使用需求都有所不同，對碳纖維布材料的尺寸大小要求也有特殊的要求，故而廠家為了迎合更多消費者的需求，會生產(chǎn)多種規(guī)格的碳纖維布，以期盡可能滿足更多客戶的購買需求。不同規(guī)格的碳纖維布材料其市場售價也是不同的，一般情況下，在其他條件不變的情況下，碳纖維布的價格和其面積大小也有一定的關(guān)系。
二、粘貼層數(shù)
一般情況下，我們在粘貼碳纖維布時會粘貼2到3層，粘貼的層數(shù)不同，材料成本和工人工資成本也都是不同的，如果是按照單位粘貼面積收費，粘貼三層比粘貼兩層的施工費用要多30%左右。
在加固施工的過程中，具體粘貼幾層碳纖維布材料，要看施工現(xiàn)場的實際需求，有些質(zhì)量問題嚴(yán)重的建筑物，粘貼2層碳纖維布無法實現(xiàn)加固目標(biāo)，對此只有粘貼3層碳纖維布，確保能夠保證終的加固質(zhì)量。
三、材料質(zhì)量等級
所有的加固材料質(zhì)量都分為三六九等，即使是同一價格區(qū)間的碳纖維布，不同廠家生產(chǎn)的碳纖維布價格也存在較大的差異，不管客戶對加固施工質(zhì)量的要求如何？都要避免使用劣質(zhì)的加固材料。
現(xiàn)在有很多商家會以次充好，以圖蒙混過關(guān)，如果是對碳纖維布材料不懂行的門外漢前去采購，很有可能會上當(dāng)受騙。施工單位安排的采購專員，務(wù)必是經(jīng)驗豐富的材料檢驗專家和談判專家，確保花費少的資金，購買到質(zhì)量的碳纖維布。
四、客戶的加固需求
不同的客戶對加固的要求不同，這也與建筑物的使用功能有關(guān)，比如，如果建筑物是作為商業(yè)用途，或者作為居住用途，這兩種不同的用途，對其的加固要求也是存在差異的。
很多客戶在和施工單位取得聯(lián)系時，都想要時間知道施工報價，其實影響建筑物進(jìn)行加固維護(hù)終的報價因素較多，施工單位也只能給出一個大概的報價范圍。如果客戶確定要對建筑物做加固施工，還是找一家等級較高、知名度較高、口碑優(yōu)勝的加固施工單位，選擇這類施工單位，雖然后給出的施工報價會相應(yīng)較多一些，不過，終的施工質(zhì)量也能夠讓客戶滿意和認(rèn)可。

我們知道碳纖維布分為單向布和雙向布，用在建筑加固上的為單向布，那么，單向碳纖維布是如何成型的？
將大量的破纖維長絲沿一個主方向(通常是經(jīng)向)均勻平鋪,用較少的破纖維絲將主方向上的碳纖維絲編織在一起,形成較薄的、以主方向上纖維受力的碳纖維織物。碳纖維單向織物的織造方法有多種,常見的有3種,即機(jī)織單向織物、無緯單向織物和整編單向織物。
機(jī)織單向織物是用徳國織機(jī)織造的,一般為徑向單向織物。無緯單向織物,即一般認(rèn)為的單向織物,例如UD織物實際是一種預(yù)浸片材,是用特殊設(shè)備將碳纖維垂直交又鋪放為西層或多層,再用樹脂粘合,或者復(fù)合成一層薄膜、離型紙、纖維網(wǎng)格等?？p編單向織物是用徳國的縫編設(shè)備將纖維紗線按一個方向排列,用聚酯紗線縫編而成的織物。
單向碳纖維布經(jīng)常被用來對混凝土、鋼或其它材料構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)、加固和翻新。其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到3500MPa以上,為普通建筑用鋼材的十幾倍,而比重為1.8kg/m3,僅為鋼材比重的四分之一。
簡單一句話概括就是,碳纖維材料是一種高強(qiáng)輕質(zhì)的高性能材料。
在加固鋼筋混凝土技術(shù)所涉及的材料主要有兩種:一是碳纖維布,二是粘貼材料，如悍馬碳纖維布，悍馬碳纖維膠。這門技術(shù)是將碳纖維布粘貼在鋼筋混凝土構(gòu)件受拉表面,使強(qiáng)度非常高的破纖維布和結(jié)構(gòu)構(gòu)件有機(jī)結(jié)合形成整體,共同受力,從而達(dá)到修補(bǔ)裂縫或提高構(gòu)件承裁力的目的。常用規(guī)格是12k 200g/m2和12k 300g/m2。
據(jù)了解碳纖維布加固技術(shù)在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領(lǐng)域中開始被應(yīng)用，在早期其加固費用昂貴，碳纖維布加固技術(shù)的發(fā)展被限制，隨著我國科技實力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應(yīng)用領(lǐng)域中得到了全面推廣。
碳纖維布加固混凝土柱：
采用碳纖維布對混凝土進(jìn)行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強(qiáng)度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。
碳纖維布加固混凝土梁：
根據(jù)實驗研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：
1、界限破壞，當(dāng)碳纖維和鋼筋的配置率適當(dāng)，在受壓混凝土達(dá)到極限應(yīng)變的時候，受拉區(qū)纖維剛好達(dá)到極限強(qiáng)度，此時材料的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達(dá)值；
2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達(dá)到極限應(yīng)變；
3、少筋破壞，受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；
5、粘接破壞，在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
與此同時，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，卡本碳纖維布在上海證券交易所加固工程以及清華附屬中學(xué)等加固改造工程中得到了大范圍使用。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導(dǎo)致銹蝕，應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)過后，在采用碳纖維布進(jìn)行加固，大致過程如下：
1、首先按照圖紙要求進(jìn)行定位放線；
2、采用硬毛刷對混凝土表面進(jìn)行清理并將轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀；
3、按設(shè)計要求裁剪碳纖維布；
4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進(jìn)行防護(hù)；
5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進(jìn)行驗收。
總而言之，碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強(qiáng)度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點，為結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進(jìn)行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復(fù)工程中應(yīng)用。