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預應力碳纖維布加固原理

1、預應力碳纖維布加固方法

預應力纖維布加固系統(tǒng)由三部分組成：錨具、碳纖維布、碳纖維膠。其工作原理是將纖維布張拉至設計值，用粘結材料將其粘貼到混凝土板梁的受拉面，使其與混凝土結構共同受力利用碳纖維材料良好的抗拉強度，達到增強構件承載能力及強度的目的。

2、預應力碳纖維布施工工藝

（1）施工準備：在加固表面按照設計施工放樣，準確確定預應力碳纖維布和兩端錨具位置。放樣采取鋼尺定位，根據(jù)支座位子確定實際鉆孔以及混凝土清理位置。

（2）混凝土粘貼表面處理：橋梁鋼筋混凝土結構長期直接暴露在頭一定濕度的空氣中，在粘貼碳纖維布加固施工中，需打鑿掉脆化疏松層，提高粘結力。對混凝土粘貼面的脆化疏松層，應采用硬質金剛石磨輪打磨掉且完全露出新面，并用鋼絲刷清楚輸送浮層。為了保證預應力碳纖維布與混凝土之間的設計間隙，實現(xiàn)碳纖維布受力張拉時平直均衡無阻礙，對混凝土高凸面應采用金剛石打磨片打磨，對混凝土低凹面應采用環(huán)氧修補膠修補。而20世紀80年代以后修建的，其中已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠沒有達到設計壽命時出現(xiàn)耐久性能嚴重退化的現(xiàn)象，影響其承載能力和使用壽命。假如粘貼時混凝土濕度較大，對混凝土粘貼面尚須進行人工干燥處理。

（3）鉆植膠錨螺栓：施工放線次啊要鋼筋探測儀標定螺栓鉆孔位置，假如遇到鋼筋需移位，應通知技術人員記錄編號，并安排現(xiàn)場修整支座板安裝孔。采用電錘鉆孔時應保證鉆孔中心線與混凝土梁面垂直，鉆孔中心位置偏差不超過3mm。好的碳纖維絲束比較黑亮，用火燒一下，不會卷曲，會像細鐵絲一樣發(fā)紅，用手摸平滑，柔光，絲束均勻，順直、布面平整，導電性能好。采用化學膠管或植筋膠植入螺栓時，應保證孔內膠液飽滿且螺栓垂直于梁面。

（4）安裝錨具支座與預應力碳纖維布：將錨固板安裝至張拉板上，調整張拉鋼板，使碳纖維布的縱向軸線通過錨具中線，以保證碳纖維布截面內力分布均勻。待調整好平整度后，將碳纖維布的兩端固定在錨固板上，取下另一段的錨固板，放置在干凈的塑料布上，以便于在梁上涂刷浸漬膠。對于配有底膠應按說明進行涂刷和養(yǎng)護，不得擅自免去涂刷底膠工序。將配置好的浸漬膠均勻涂刷在構件的粘貼面，應保證涂刷厚度均勻。

（5）張拉預應力碳纖維布與壓緊條安裝：將錨固板安裝在構件的另一端的張拉板上，軸承壓在錨固板上，安裝千斤頂并調整處于水平位置，加壓張拉至設計張拉應力值的15%，刻錄錨具張拉移動起始線。加壓張拉至設計張拉應力值的30%，檢測錨行程位移是否對應預張拉時的刻錄線。分段加壓張拉至設計張拉應力值的50%、70%、90%、，檢測錨具行程位移是否滿足理論伸長量的要求，按規(guī)范要求張拉端錨具行程位移與理論伸長量誤差應不大于±6%。加壓或減壓時，千斤頂行程速度應控制在20mm/分鐘以內，嚴禁快速沖、放千斤頂行程。所有張拉都應在碳布膠適用期內完成。分段加壓張拉至設計張拉應力值的50%、70%、90%、100%，檢測錨具行程位移是否滿足理論伸長量的要求，按規(guī)范要求張拉端錨具行程位移與理論伸長量誤差應不大于±6%。當張拉應力值和張拉端錨具行程位移滿足要求后，將拉桿上面的鎖固螺栓扭緊到位，使錨固端的碳纖維布與混凝土梁表面緊密結合，停頓5分鐘沒有其他異常情況后在碳纖維布表面再刷一層浸漬膠，使碳纖維布完全被樹脂浸潤，并用刷子沿纖維方向擠壓，除去碳纖維下面的水泡。隨后在錨固區(qū)域粘貼附加錨固U型箍或壓條，壓緊條安裝時需與混凝土面保持1cm左右的縫隙以防止剝離破壞，之后拆除千斤頂和錨具張拉支架。

（6）固化養(yǎng)護與拆卸夾具：應碳纖維布在施工環(huán)境溫度和材料特性合理控制固化時間，當施工環(huán)境溫度低于25℃時，固化時間相對延長。在浸漬膠凝固后，檢查碳纖維布的粘貼質量，在構件上覆蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護后松開張拉機具，裁除多余的碳纖維布，將張拉機具卸除。其原理與粘貼鋼板加固相似，均是在結構的受拉側粘貼抗拉材料，以起到與結構共同受力，增強配筋的作用。

基于光纖的智預應力碳纖維加固系統(tǒng)

1、性能簡述

光纖碳纖維板是指由碳纖維增強材料，環(huán)氧樹脂基體材料，在結構內部加入具有形狀記憶功能的驅動元件和測控軟硬件，并經一系列生產工藝制成的碳纖維板。

區(qū)別于普通的碳纖維板，光纖智能碳纖維板主要是能感知外部環(huán)境的變化和荷載作用，感知內部結構的疲勞性和腐蝕性，并通過智能軟件傳輸?shù)诫娔X端，使工程人員可以實時監(jiān)控到工程結構概況。

2、應用評價

針對重大工程和基礎設施的健康監(jiān)測和診斷是一項貫穿整個工程生命的周期的技術，從工程施工、運營管理一直到拆除都需要進行監(jiān)測。

光纖預應力碳纖維板加固系統(tǒng)除了具有普通碳纖維板的低密度、高強度、耐久性好、耐酸堿化學腐蝕性能強、抗壓抗剪強度大等優(yōu)異性能，可廣泛適用于工業(yè)與民用建筑物的梁、板、柱、墻、天路公路強梁、隧道、煙囪、塔結構等設施的加固補強。預應力碳纖維板做補強混凝土結構時，對原混凝土結構擾動較小，相較于置換混凝土加固法、化學灌漿施工等加固方法，預應力碳纖維版施工工藝更為簡便且加固效果突出。相較于其他的加固方式，利用預應力談纖維板加固系統(tǒng)有顯而易見的優(yōu)勢，并作為一種新興技術，已得到愈來愈多的青睞于肯定。二光纖預應力碳纖維板加固系統(tǒng)正好彌補了普通碳纖維板加固在結構中無法實時檢測的遺憾。加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經編織而制成的柔軟片材。相比普通碳纖維板的性能特點，光纖預應力碳纖維板肯定是更上一層樓。因此也已在橋梁、建筑物結構等工程中得到適用，并取得一致好評。

梁結構加固方法優(yōu)缺點

增大截面加固法是通過增加原梁的受力鋼筋，同時在外側新澆筑混凝土以增大梁截面。

優(yōu)點：是對增大梁的輕度和剛度穩(wěn)定性是效果明顯的和有保障的，同時可以根據(jù)受力特點個加固目的靈活設計為單側、雙側或三面包套，這為一些位置難以施工的梁提供了靈活性的處理方式，規(guī)范沒有同其他加固方法一樣限制只能提高40%的強度，對承載力相差較大的情況特別適用，該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗，正基于這些優(yōu)點，此方法為我們大部分結構設計同行的選。在國外芳綸纖維板已得到廣泛的應用，然而在我國尚處于起步階段，相關研究與資料更是少之又少。

缺點：設計到施工工藝相對其他加固方法較多，現(xiàn)場濕作業(yè)大，周期長，造價相對較大，對現(xiàn)場生產和生活有一定影響。新、舊混凝土結合、新舊縱筋、箍筋的焊接等節(jié)點處理比較繁瑣，完成質量跟施工隊自身素質影響較大，增加了結構本身的自重和截面大小，也有可能改變了結構本身的剛度分配，造成相鄰其他構件的連鎖加固。短切玄武巖具有突出的耐高溫性，使其可以在為零下269-650℃范圍之間連續(xù)工作。

梁粘貼纖維復合材加固技術是利用碳素纖維布和結構膠對原梁進行加固處理

優(yōu)點：纖維復合材的抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍；重量輕、密度只有普通鋼材的1/4；采用化學膠管或植筋膠植入螺栓時，應保證孔內膠液飽滿且螺栓垂直于梁面。碳纖維復合材加固的耐久性好，可阻抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的壞；碳纖維加固的施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質量易于保證；加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，維護費用低。

缺點：完成質量在很大程度上依賴碳纖維布和結構膠的選取，而現(xiàn)在市場上纖維材料和結構膠質量參差不齊，價格相差比較大，這樣也就有些自身要求不嚴格的施工單位沒有嚴格的按照設計要求選擇材料，而材料是決定此加固方法效果的關鍵。還有就是本身方法的缺陷，兩種不同材料的共同工作問題，規(guī)范雖然作了滯后效應的考慮，但實際當中加上施工的誤差，材料本身的差異，理論跟現(xiàn)實是有較大出入的，且加固規(guī)范要求此法在加固時不能超過原構件承載力的40%，另外現(xiàn)場施工時還要注意防火問題。使用預應力加固技術后的碳纖維布相較于普通碳布，強度方面更為優(yōu)越。