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随着国民经济的快速发展和社会的进步,建筑加固行业也出现了新技术、新材料。从传统的外包钢加固法、加大截面法和喷射混凝土加固法到碳纤维布、碳纤维板等新材料的应用,最后到预应力碳纤维板新技术的产生。
传统加固方法存在结构尺寸增大、使用空间减小、结构重量增加、施工困难等缺点。碳纤维布和碳纤维板新材料的应用虽然解决了上述问题,但具有重量轻、强度高、耐腐蚀、适用范围广等特点。材料利用率低,材料浪费大,材料强度不能很好利用。
预应力碳纤维板加固技术的应用不仅提高了材料利用效率,节约了消耗,延缓了结构的开裂,减小了裂缝宽度,大大提高了结构的承载力。它在工程加固方面有很大的优势。
一、CFRP板预应力法
在实际工程中,预应力碳纤维板的主要方法有:反拱法、无锚固装置外反力架张拉法和端锚加固法。其中,反拱法施加的预应力太小,预应力大小无法精确控制。无锚固的体外反力架张拉方法要求反力架对CFRP板施加反力的刚度较大,因此张拉设备较重,对不同跨度钢筋构件的适用性较差。其次,CFRP板拉伸时,端部应力相对较大,容易发生剥离破坏。因此,端锚加固方法在锚固装置的可靠性、现场实用性、经济适用性等方面具有普遍适用性和较实用的推广价值。
端部锚固加固方法:在加固构件上安装永久性锚固装置,但不需要外部反力框架结构。加强构件本身被用作反作用力框架以提供反作用力。预应力应用于CFRP板。张拉后,锚固装置用于固定在构件表面。在该方法中,加强构件本身被用作反力框架,一方面避免了当CFRP板被拉伸时由于粘合层的剪切变形而导致的端部剥离失效,并且减少了由于CFRP板的拉伸而导致的拉伸应力的损失;另一方面,加固方法不受构件本身尺寸的限制,具有普遍适用性,不需要重型张拉设备,适合现场作业,经济高效。然而,这种加固方法需要开发特殊的锚固装置和张拉设备,并有较高的技术要求。
二、预应力CFRP板加固系统的优势
1.预应力CFRP板可以充分利用CFRP板材料的高强度特性,减少材料浪费,从而降低工程成本。
2.预应力CFRP板还可以抵消结构中部分原始荷载,降低结构中的应力,增加刚度,延缓裂缝的发生和宽度,减轻剥离破坏,提高结构的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。
3.根据国内外试验研究,在相同预应力水平下,碳纤维板的应力松弛低于钢绞线。并且暴露在室外环境下,预应力CFRP板加固技术比体外预应力钢筋或钢铰线具有更好的耐久性。
三、预应力CFRP板加固系统的缺点
1.CFRP板材料本身是高度不均匀的,这需要具有更高规格和更好效果的锚,以防止锚端的碳纤维板在张紧过程中断裂或滑动。
2.CFRP板材的脆性会使其在拉伸过程中容易断裂,这是非常危险的。因此,需要成熟的张拉技术和设备,以及施工安全防护工作,以确保人员安全。
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