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碳纤维加固技术在桥梁养护方面的应用

    碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维加固一般具有如下特点: 目前在加固混凝土结构中使用的纤维有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维三种。 碳纤维复合材料通常是由碳纤维和其他基本材料复合而成,具有良好的力学性能。力学上优良的性能表现在:(1)碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍;(2)比重小,它的比重不到钢的四分之一;(3)具有耐热性,可以耐受2000℃以上的高温;(4)热容量较小;(5)优秀的抗腐蚀性与辐射性。利用碳纤维的这些特点加固混凝土结构,可以有效提高构件的承载力,抗腐蚀性,耐久性且结构的自重不会有太多负担。
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碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维加固一般具有如下特点:


目前在加固混凝土结构中使用的纤维有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维三种。


     碳纤维复合材料通常是由碳纤维和其他基本材料复合而成,具有良好的力学性能。力学上优良的性能表现在:(1)碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍;(2)比重小,它的比重不到钢的四分之一;(3)具有耐热性,可以耐受2000℃以上的高温;(4)热容量较小;(5)优秀的抗腐蚀性与辐射性。利用碳纤维的这些特点加固混凝土结构,可以有效提高构件的承载力,抗腐蚀性,耐久性且结构的自重不会有太多负担。


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碳纤维是一种柔性材料,适用范围广,形状多样。


    基于碳纤维的这种特点,在一些特殊不规则结构上更能体现碳纤维的优势。并且这种材料的成型很方便,可以适用在各种结构、各种构件的任何部位,并且不影响结构的外观。


    碳纤维的比重小,质量轻也决定了采用碳纤维复合材料进行加固,施工会更为方便、简捷,对于加固所需求的空间更少,施工时对桥梁的运营影响也小,工作效率更高,节约成本。就拿最近常运用于桥梁结构的箱梁来说,在内部空间受到限制的情况下也可以实施桥梁加固。碳纤维的比重不到钢的四分之一,经过这种材料加固后的结构,不仅在自重上增加不大,外观、尺寸大小等方面也不会有什么影响。进行桥梁加固时,必须考虑加固后的桥梁的通行要求,要保证一定的净空。比起传统的加固技术,碳纤维加固技术在这点上优势更明显。


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▋ 碳纤维加固技术

   

     纤维复合材料是脆性材料,而我们知道钢筋是延性材料,用于对钢筋混凝土结构加固时,纤维复合材料的脆性性能会对结构性能产生以下两点重要影响:


第一,纤维复合材料不像钢筋那样具有延性,其脆性性能会限制加固后钢筋混凝土结构的延性;
第二,FRP材料的脆性性能限制了应力重分布。这些因素影响外贴FRP材料的加固设计,不能简单和钢筋等强度代换。要深入研究并考虑FRP材料的脆性性能,对现有钢筋混凝土结构的设计方法进行修正



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     由于桥梁设计过程中受远期规划、施工等因素的影响,目前国内许多现有桥梁已不能满足使用要求,需要进行加固处理。我国引进和应用新型碳纤维材料于桥梁加固的时间不长,但其优异的性能在桥梁结构加固工程中已得到充分的体现,该项技术将在越来越多的加固项目中得到应用。


     随着我国改革开放和国民经济建设的飞速发展,车流量不断增加,面对随之增加的重型车辆,老式城市桥梁的承载能力捉襟见肘,拆除重建费用高,对地方财政负担过大。据统计,我国现有的桥梁中有40%以上需要分期分批进行检测评估和加固维修。我国不断完善城市交通基础建设,这为桥梁加固带来了空前的发展机遇。



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