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(dòng)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(shí)的優(yōu)選加固方法，其施工工藝亦較簡(jiǎn)單。今天，我們就來(lái)探討一下碳纖維布加固橋梁受力的特點(diǎn)。
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(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力,且改變?cè)薪Y(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(shí)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(shí),在提高受彎承載力的同時(shí)還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過(guò)多時(shí),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(huì)減弱鋼筋塑性性能,碳纖維布用量過(guò)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(jì)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(shí)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。

“偷工減料”現(xiàn)象在各個(gè)行業(yè)都不是一件罕見(jiàn)的事情，對(duì)于加固用的碳纖維布來(lái)說(shuō)，我們總會(huì)碰到劣質(zhì)產(chǎn)品，到底這些產(chǎn)品劣在哪里？哪里暗藏你一眼看不穿的東西？今天，小悍總結(jié)了碳纖維布可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方，現(xiàn)時(shí)現(xiàn)地教你練就“火眼金睛”，不再上當(dāng)受騙。
▋ 碳纖維布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、彈性模量和極限伸長(zhǎng)率不達(dá)標(biāo)
國(guó)家規(guī)范規(guī)定，對(duì)碳纖維布I級(jí)抗拉強(qiáng)度≥3400MPa，受拉彈性模量≥2.3x105MPa，伸長(zhǎng)率≥1.6%，這三項(xiàng)數(shù)據(jù)是碳纖維高強(qiáng)性能的保障，碳纖維布在承重結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其粘結(jié)加固能力與這三項(xiàng)數(shù)據(jù)有著顯著的相關(guān)性，還可以通過(guò)此判斷在碳纖維布的生產(chǎn)過(guò)程中是否存在欠缺的地方。
▋ 碳纖維布單位面積質(zhì)量偏差過(guò)大
對(duì)于一般人工粘貼的碳纖維布，其單位面積質(zhì)量≦300g/m2,碳纖維布單位面積質(zhì)量允許偏差為±3%。
為什么要嚴(yán)格控制碳纖維布單位面積質(zhì)量？主要是因?yàn)榭椢锾駮r(shí)，室溫固化型結(jié)構(gòu)膠將很難浸潤(rùn)和滲透，極易因纖維內(nèi)部缺膠或膠液分布不均而嚴(yán)重影響碳纖維復(fù)合材料的粘結(jié)性能，致使被加固的結(jié)構(gòu)安全得不到保證。
▋ 碳纖維布的K數(shù)不合格
我們知道，加固工程用的碳纖維布是嚴(yán)禁使用大絲束碳纖維替代的。然而，目前市面上生產(chǎn)碳纖維布的廠家利用行業(yè)對(duì)碳纖維K數(shù)的不熟悉，大量以15k、18k、24k、36k，甚至48k的碳纖維來(lái)冒充12k，致使粘結(jié)質(zhì)量嚴(yán)重下降。
關(guān)于碳纖維布K數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別方法，小悍在《碳纖維布的價(jià)格裸，但我知道你會(huì)買更貴的那個(gè)》一文中有詳細(xì)介紹，想要了解的朋友可以點(diǎn)擊前往觀看。
▋ 玄武巖纖維冒充
結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維，嚴(yán)禁使用玄武巖纖維來(lái)代替。
由于玄武巖纖維抗拉強(qiáng)度低、彈性模量較低、耐堿性不如碳纖維、耐久性不強(qiáng)等原因，玄武巖纖維被禁止在加固工程中使用，但在實(shí)際加固工程中，一些玄武巖纖維常常被染制成近似于碳纖維制品的顏色，必須注意鑒別，防止勿用造成結(jié)構(gòu)安全隱患。
關(guān)于如何辨別玄武巖纖維，大家可以看看《玄武巖纖維用于結(jié)構(gòu)加固？后知道真相的我眼淚流下來(lái)》。
▋ 碳纖維布缺緯、脫緯、斷經(jīng)
嚴(yán)重的外觀缺陷，將會(huì)顯著影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能或耐久性能，不是小問(wèn)題。
▋ 碳纖維布尺寸偏差過(guò)大
碳纖維布長(zhǎng)度偏差允許值為±1.5%，寬度偏差允許值為±0.5%。過(guò)大的尺寸偏差可能影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力性能。碳纖維布的尺寸控制的越好，越能保證施工質(zhì)量符合結(jié)構(gòu)加固后的安全使用要求。
對(duì)加固負(fù)責(zé)，是一個(gè)碳纖維布生產(chǎn)廠家基本的要求。在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，加固材料企業(yè)不能停留在價(jià)格戰(zhàn)的思維，俗話說(shuō)“一分價(jià)錢一分貨”，產(chǎn)品要賣很低的價(jià)格，商家就會(huì)不擇手段降低成本，一定會(huì)偷工減料。而加固材料企業(yè)現(xiàn)在要考慮的是，跳出價(jià)格門檻，怎樣用更先進(jìn)，更安全的加固材料去保證結(jié)構(gòu)加固的效果得到提高。

碳纖維布加固和傳統(tǒng)加固的區(qū)別
碳纖維布樓板帶來(lái)建筑行業(yè)的全新時(shí)代傳統(tǒng)的建筑加固的方式無(wú)非就是加厚建筑的表層，這種做法不僅僅對(duì)于建筑的整體加固性并沒(méi)有非常明顯的效果，還會(huì)因?yàn)榧庸痰臅r(shí)候使用太多的材料，導(dǎo)致加固的成本過(guò)高，操作比較不簡(jiǎn)便，在未來(lái)的使用中，也會(huì)因?yàn)楸Ｙ|(zhì)期時(shí)間太簡(jiǎn)短，所以就會(huì)有更多的工程在選擇加固材料的時(shí)候，都會(huì)選擇碳纖維加固?？梢哉f(shuō)是開(kāi)啟了建筑兼顧行業(yè)的全新模式，今天就帶領(lǐng)大家了解一下這種全新模式的優(yōu)點(diǎn)，你準(zhǔn)備好了嗎？
1、在施工的過(guò)程中，碳纖維更節(jié)省空間；2、碳纖維加固施工步驟簡(jiǎn)單容易操作，在現(xiàn)場(chǎng)并不需要設(shè)立固定的措施；3、碳纖維施工質(zhì)量可以得到保證；4、碳纖維加固技術(shù)是在不增加樓層本身重量的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固的，因此它更加的安全和耐用；5、在防腐蝕方面，使用碳纖維加固技術(shù)的建筑項(xiàng)目更勝一籌。
碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問(wèn)題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。
目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時(shí)廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)；混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固；隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉(cāng)庫(kù)、廠房的加固；受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固；之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
所有進(jìn)場(chǎng)材料，包括碳纖維材料和膠結(jié)材料，必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。各工序的施工質(zhì)量，由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督，每一道工序完成后提請(qǐng)技術(shù)員檢查、認(rèn)可后，才能進(jìn)行下道工序。
涂底層涂料
涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂，嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。溫度低于7℃，相對(duì)濕度RH<85%，混凝土表面含水率在8%以下，無(wú)結(jié)露現(xiàn)象時(shí)，必須使用改性環(huán)氧樹(shù)脂。
構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)
構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整，膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的不平糙紋，應(yīng)再用砂紙磨平。
粘貼碳纖維
①貼碳纖維材料時(shí)須符合下述條件：
a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。
b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。
c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥（樹(shù)脂表面達(dá)到固化硬結(jié)）。
d、粘結(jié)樹(shù)脂的類型與施工時(shí)的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。
b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。
c、對(duì)于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10個(gè)可認(rèn)為合格；若每平方米在10個(gè)以上，則認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。對(duì)于直徑在30mm以上的空鼓，只要出現(xiàn)，即認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。
d、順纖維方向搭接長(zhǎng)度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯(cuò)開(kāi)至少50cm。
e、碳纖維材料規(guī)格，粘貼位置、長(zhǎng)度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。
碳纖維布技術(shù)參數(shù)
當(dāng)然，如果要是選擇碳纖維加固價(jià)格上面也會(huì)有更多的優(yōu)勢(shì)，減少工程維護(hù)中的成本，還能夠大幅度提高工程的質(zhì)量，碳纖維布加固的價(jià)格按照每平方來(lái)計(jì)算，一般碳纖維布加固的價(jià)格主要看碳纖維布和碳纖維膠水的質(zhì)量，在一個(gè)要看施工的難易程度了，這兩方面決定了碳纖維布加固的價(jià)格。
一般市場(chǎng)上碳纖維加固的價(jià)格在220--400之間，因此這才是現(xiàn)在的所有的加固方式中值得進(jìn)行選擇的產(chǎn)品，作為開(kāi)發(fā)商，投資的回報(bào)率也會(huì)相對(duì)高很多，也能夠在居民的生活中有更多的更好的效果。

碳纖維布加固破壞原理及施工工藝
據(jù)了解碳纖維布加固技術(shù)在90年代在我國(guó)建筑工程和橋梁隧道工程領(lǐng)域中開(kāi)始被應(yīng)用，在早期其加固費(fèi)用昂貴，碳纖維布加固技術(shù)的發(fā)展被限制，隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價(jià)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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)候，受拉區(qū)纖維剛好達(dá)到極限強(qiáng)度，此時(shí)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(guò)極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過(guò)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(shí)，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，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(gè)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(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)過(guò)后，在采用碳纖維布進(jìn)行加固，大致過(guò)程如下：
1、首先按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行定位放線；
2、采用硬毛刷對(duì)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(jì)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(duì)碳纖維布進(jìn)行防護(hù)；
5、待膠固化后，對(duì)粘貼碳纖維布進(jìn)行驗(yàn)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(diǎn)，為結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。與此同時(shí)，碳纖維布加固除了對(duì)開(kāi)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。