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碳纤维加固方法的适用性

1、刚度问题

当混凝土楼、屋盖结构由于刚度不足,导致变形过大、开裂严重而影响使用时,不适合用粘贴碳纤维布的方法加固。研究表明,对于梁、板等横向受力构件,当用碳纤维进行加固时,在正常使用极限状态,碳纤维对结构刚度的提高作用小于10%,或基本没有提高。

2、碳纤维抗弯加固的适用范围

当混凝土结构由于抗弯承载力不够,采用碳纤维布进行加固时,加固结构的破坏形态一方面取决于原结构的配筋情况,另一方面取决于碳纤维的用量。现假设原结构为适筋构件,则加固结构的破坏形态可分为如下三种情况。

⑴碳纤维用量较少。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维可以达到较高的拉应变。

⑵碳纤维用量适中。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维可达到某一中等拉应变。

⑶碳纤维用量较多。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维应变很低。

上述三种情况,第三种情况由于碳纤维用量大且强度利用率低,不宜采用。第一种加固方法适用于截面高度较大的梁,第二种加固方法适用于截面高度较小的板或扁梁。这主要是由于对板或扁梁而言,在碳纤维未达到很高的拉应变时,结构就可能由于变形过大而破坏。具体界限取决于碳纤维极限拉应变和加载方式。

3、抗扭问题

关于用碳纤维材料进行混凝土结构的抗扭加固,目前国内外进行的研究很少。从混凝土结构的受扭破坏机理上看,不论使碳纤维的纤维方向垂直于轴线,还是平行于轴线,均可以约束扭转斜裂缝的发展,起到一定的加固效果。

但是,由于用碳纤维进行加固时,一方面构件裂缝已经形成,裂缝分布已经确定;另一方面由于碳纤维的极限应变可高达10000με以上,而普通钢筋应变不到2000με即已屈服,若应变加到4000με以上时混凝土裂缝宽度已开展很大,必然开始向其他表面发展,结构即已接近破坏,而此时碳纤维所能达到的应力可能还很低,因此碳纤维加固受扭构件的效果有必要通过进一步研究确定。


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