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预应力混凝土技术的出现,有效的延缓及抑制了混凝土结构裂缝的出现,随着施工行业的发展,预应力技术也得到了越来越广泛的运用,纤维复合材料由于其高强,耐腐蚀,替代钢筋作为加固中的受拉构件已经逐渐成为一种趋势,事实上,将预应力技术运用在碳纤维板时,便形成了高性能的预应力碳纤维板。
碳纤维板是纤维复合材料的主要应用形式之一,它是利用碳纤维与树脂加工而成的复合材料,它秉承了碳纤维自重轻,强度高和耐腐蚀等特性。
相对于另一种应用形式的碳纤维布来说,一张碳纤维板能够相当于四张碳纤维布的强度,而预应力碳纤维版,碳纤维布胶则是利用锚固系统对碳纤维板施加预应力以最大化的发挥碳纤维板的力学性能的复合材料。
碳纤维板与预应力碳纤维板,归根结底受力材料均为碳纤维板,二者之间的不同则要从它们所属的不同的加固方式说起,如今各种加固方法可以分为两类,主动加固技术与被动加固技术,常规纤维复合材碳纤维布,碳纤维板的加固方式均属于被动加固,预应力碳纤维板则为主动加固。
被动加固与主动加固是相对而言的,常规的被动加固方法,属于被动受力的范畴,即只有在原构件所受荷载增大后才会起到加固的作用,主动加固就像预应力混凝土体系里的预应力筋,能够主动向原构件施加力,改变原有结构的工作状态以达到补强的目的。
主动加固相对于传统的被动加碳纤维布胶固方法有较多的优势,拿碳纤维板举例来说,规范中要求在施工前要尽可能地进行卸载,而预应力碳纤维板中则没有这条要求,这是因为在结构加固上,存在二次受力的影响,二次受力简而言之就是结构在加固前已经受力,在进行被动加固后受到的力即为二次受力。
二次受力对被动加固的效果可能会产生明显的影响,例如卸载不明显或不进行卸载的结构,在进行被动加固后可能达不到理想的效果,被加固梁受拉区强度足够,破坏模式从碳纤维拉断而转化为受压区混凝土压碎,这些都是二次受力带来的后果。
钢结构传统加固方法。
1,焊接加固。
焊接加固是在结构受损部位焊接金属盖板或型钢,对钢结构碳纤维布胶起到加固补强的作用,焊接加固应用时间长,技术成熟度高,但存在焊接后材料性能变差,受操作人员影响程度高的风险。
2,螺栓连接。
采用螺栓连接需要在损伤部位附近的母材上开孔,削弱了截面,形成新的应力集中区,普通螺栓在动载作用下易松动,高强螺栓易发生应力松弛现象,降低了结构的修补效果。
3,粘钢加固。
粘钢加固技术是在钢结构表面用特制的建筑粘钢结构胶粘贴钢板,依靠粘钢胶使之粘结成整体共同工作,以提高结构承载力。
这些加固方法共同的缺点是使结构重量增加很多,钢板不易制作成各种复杂形状,运输和安装也不方便,且钢板易锈蚀,影响粘结强度,维护费用高。
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