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你不知道的那些碳纤维布在加固中的使用!

2016/10/27 11:33:29 来源:中国建材网 浏览量:4788

    碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维布在建筑加固中有着广泛的使用。

1.受拉(压)构件的修复

    粘贴碳纤维布加固对钢结构受拉(压)构件承载力的提高有较好的效果。当沿纵向碳纤维加固时,破坏形式是碳纤维布与钢结构的剥离破坏;当采用环向碳纤维加固时,则不会发生碳纤维布与钢结构之间的剥离和碳纤维布断裂的现象,钢柱较后发生局部屈曲破坏。对碳纤维布加固钢板的单轴拉伸试验表明,粘贴碳纤维布的试件的屈服强度和极限荷载都有较大的提高,其屈服荷载的提高幅度又随着粘贴面积的增加而增大。

NJMKT碳纤维布特写 南京曼卡特碳纤维布

2.受弯构件修复

    对钢结构受弯构件的修复通常是将碳纤维布直接粘贴在受拉翼缘底部,受弯构件受力时碳纤维与受拉翼缘共同承受拉力,提高梁的承载力。采用碳纤维加固后,梁抗弯承载能力都有所提高,提高的程度与粘贴的纤维量、纤维的弹性模量、钢材的弹性模量、钢材的屈服强度等因素有关。碳纤维强度虽然高,但弹性模量与钢材相近,当整体结构达到屈服荷载时,碳纤维材料的强度只有200MPa左右,远远没有达到碳纤维可利用的强度,其高强度优势在加固钢结构中未能充分发挥作用。

    而对于损伤钢梁,粘贴碳纤维加固修复不仅能恢复其损失的刚度、承载能力和改善其疲劳性能,还能对钢结构形成保护,起到加固和防腐的双重效果。在粘贴碳纤维时,将碳纤维粘贴到损伤部位的表面,使一部分荷载通过胶层传递到碳纤维上,可以降低钢结构损伤部位的名义应力,使裂纹扩展速率降低或制止裂纹的扩展,从而延长结构的使用寿命。

3.预应力碳纤维加固

    采用普通表面粘贴法加固钢结构,由于弹性模量与钢材接近,在正常使用状态下,碳纤维的强度得不到充分利用,且加固对正常使用阶段的性能改善无显著作用。而对碳纤维布施加预应力后,再粘贴于梁受拉面进行加固,可以有效地解决上述问题。另外,采用预应力锚具在两端进行可靠锚固,还能避免碳纤维布与钢梁表明过早发生剥离破坏。因此,预应力碳纤维加固在钢结构加固中具有较好的应用前景。

碳纤维布梁柱子加固现场 曼卡特碳纤维布加固梁柱

4.承受内压的钢管线的修复

    由于钢管线内经常承受高温,高压的恶劣工作条件及内部充满易燃、易爆、有毒、腐蚀等介质,一旦管线发生泄漏和爆破将带来可怕的后果,因此保证管线安全具有重要的现实意义。用碳纤维缠绕加固的钢管线,在内压作用下,管壁主要是承受环向应力作用,钢管线膨胀,而径向变形受到外部缠绕的碳纤维的约束,使得碳纤维和钢管线共同受力,降低了管壁的环向应力,从而提高了管线承受内压的能力。

桥梁碳纤维布加固现场7 曼卡特碳纤维布加固桥梁

5.钢结构的疲劳修复

    疲劳破坏的主要特征是破坏应力低于静态应力强度而发生的破坏,是工程结构在反复荷载作用下的主要失效模式之一。构件采用碳纤维加固后,在交变荷载的作用下,承载能力提高、应力幅值降低,间接提高了构件的疲劳强度和疲劳寿命。对焊接构件,碳纤维承担焊趾处的部分应力,焊趾处钢材应力明显降低,导致钢材焊趾处应力集中系数降低,改善了钢构件焊趾附近的疲劳性能。

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