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預(yù)應(yīng)力碳纖維板的應(yīng)用

碳纖維被稱(chēng)為新材料之王,應(yīng)用非常廣泛。在我國(guó),既有鐵路上大量采用了鋼筋混凝土梁。隨著使用年限增長(zhǎng)、車(chē)輛軸重增大、運(yùn)營(yíng)速度提高和運(yùn)量的快速增加,鋼筋混凝土梁尤其是低高度板梁的病害日益突出,如梁體鋼筋應(yīng)力增大、應(yīng)力幅值超限、撓度偏大、梁底開(kāi)裂嚴(yán)重、裂縫寬度超限等,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降、耐久性降低。

通常對(duì)鋼筋混凝土梁采用的加固方法有增大截面法、粘貼鋼板法、改變結(jié)構(gòu)受力體系法以及施加體外預(yù)應(yīng)力法等。在諸多加固方法中,體外預(yù)應(yīng)力加固法作為一種主動(dòng)加固法,通過(guò)張拉布置于結(jié)構(gòu)本體之外的預(yù)應(yīng)力筋對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)向彎矩,從而有效、主動(dòng)地改善結(jié)構(gòu)受力性能,提高結(jié)構(gòu)極限承載能力。但因作為加固體系主要受力構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋,如鋼絞線、鋼筋(棒)、鋼絲繩等,通常置于加固構(gòu)件外側(cè),容易受到環(huán)境影響而腐蝕破壞;致使一種能夠有效替代預(yù)應(yīng)力筋的體外束材料———碳纖維應(yīng)運(yùn)而生,并以其質(zhì)量輕、抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐久性能好等優(yōu)點(diǎn)備受親睞。

在梁體結(jié)構(gòu)表面粘貼碳纖維布或片材的加固方法在工程應(yīng)用中較為常見(jiàn),但粘貼的碳纖維材料產(chǎn)生的抵抗彎矩較小,不能消除結(jié)構(gòu)初始變形和減小初始裂縫,碳纖維的高強(qiáng)性能也只有在鋼筋屈服后才能得到利用。大量試驗(yàn)證明,將預(yù)應(yīng)力技術(shù)和碳纖維板材相結(jié)合,采用體外預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)能有效解決這些問(wèn)題。但采用碳纖維板加固鐵路鋼筋混凝土梁的應(yīng)用實(shí)例較少,加固效果有待進(jìn)一步研究。

簡(jiǎn)支梁屬靜定結(jié)構(gòu),

采用體外預(yù)應(yīng)力加固后變?yōu)閹嵝岳瓧U的一次超靜定混合體系,但加固過(guò)程并未改變結(jié)構(gòu)的支撐和約束體系,故加固后的結(jié)構(gòu)體系仍為簡(jiǎn)支靜定結(jié)構(gòu)。橋梁加固一般在原橋位進(jìn)行,施加預(yù)應(yīng)力時(shí)梁體仍承受恒載(自重、二期恒載)作用,預(yù)應(yīng)力施加完成后,梁體在恒載及預(yù)加力共同作用下處于平衡狀態(tài)。

采用體外預(yù)應(yīng)力加固的鋼筋混凝土梁,因選取的預(yù)應(yīng)力度不同,在設(shè)計(jì)荷載作用下屬于不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。若所選預(yù)應(yīng)力度較大,在設(shè)計(jì)荷載作用下梁體下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力或不開(kāi)裂,結(jié)構(gòu)屬于全預(yù)應(yīng)力或部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類(lèi)構(gòu)件;若所選預(yù)應(yīng)力度較小,梁體下緣出現(xiàn)裂縫,則結(jié)構(gòu)屬于部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類(lèi)構(gòu)件。對(duì)于重載鐵路的低高度鋼筋混凝土梁,為適應(yīng)重載運(yùn)輸?shù)囊螅ㄟ^(guò)在梁體下緣張拉、錨固預(yù)應(yīng)力碳纖維板對(duì)其進(jìn)行加固,將鋼筋混凝土梁變?yōu)椴糠诸A(yù)應(yīng)力混凝土B類(lèi)梁,從而達(dá)到降低恒載應(yīng)力、改善活載應(yīng)力的目的。

碳纖維板材抗拉強(qiáng)度高,抗彎折強(qiáng)度較低,直線配束更利于碳纖維板的受力;低高度板梁梁高較矮,預(yù)應(yīng)力體系布置在梁體底面,可最大限度地提高加固效率;碳纖維板錨固點(diǎn)與支座間需預(yù)留一定距離作為張拉空間。

文章標(biāo)題:預(yù)應(yīng)力碳纖維板的應(yīng)用
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