一、預應力碳纖維板加固系統(tǒng)

對于需要加固的構件,采用涂覆有環(huán)氧膠的碳纖維板進行預應力張拉,修復構件的變形和閉合裂紋,而后將碳纖維板粘貼、錨固在構件上,形成新的受力平衡,提高其承載能力。

適用范圍:工民建大跨度結構加固、板抗彎加固、控制裂縫加固,板梁、箱梁、T梁的抗彎加固,鋼筋混凝土橋梁控制裂縫等。

二、碳纖維板材特點

1. 強度高:順纖維方向抗拉強度遠大于普通鋼筋,比普通鋼筋高 7~10倍。

2. 密度小 :同等截面下,其重量僅為鋼材的1/7~1/5,強度與密度的比值較高(比鋼材高 10~15倍)。

3. 抗腐蝕性能良好:由于采用的主要材料是非金屬材料,碳纖維電化學活性遠小于鋼材,具有非常好的抗腐蝕性能。

4. 具有不增加構件的截面尺寸和自重,加固修復不留痕跡,防水、抗腐蝕、耐疲勞、耐久性能好,施工快捷等優(yōu)點,且因其質(zhì)地柔軟而適用于各種形狀尤其是斜、彎、坡及異型結構橋梁的加固。

5. 碳纖維板材是將樹脂、纖維絲按照一定的比例通過高溫固化擠壓而形成的,包括碳纖維板和碳纖維板條。碳纖維板與粘貼多層碳纖維布相比,粘貼碳纖維板的產(chǎn)品質(zhì)量更易保證,受力更均勻,強度發(fā)揮更充分。

三、預應力碳纖維板加固系統(tǒng)優(yōu)點

1. 變被動加固為主動加固,可以使碳纖維板材高強特性得到提前發(fā)揮,在二次受力之前就有較大的應變,從而有效減小甚至消除碳纖維板材應變滯后的現(xiàn)象,達到更好的加固效果。

2. 預應力產(chǎn)生的反向彎矩,可抵消一部分初始荷載的影響,提高使用階段的承載力, 使構件中原有裂縫寬度減小甚至閉合,并限制新裂縫的出現(xiàn),從而提高構件的剛度,減小原構件的撓度,改善使用階段的性能。

3. 對碳纖維板施加預應力,可大幅度提高鋼筋混凝土構件的強度和剛度,同時更有效減少結構的撓度變形,并能減少和封閉裂縫產(chǎn)生。

4. 產(chǎn)品結構尺寸小,材料輕且薄,基本不增加原結構自重,不影響原結構的使用空間,加固后不留痕跡。

5. 施工安裝方便,幾乎沒有濕作業(yè),不需要大型施工機具,施工占用場地少。

6. 具有良好的耐久性和耐腐蝕性。

四、預應力碳板加固技術主要技術指標

1. 靜載錨固性能:錨固效率系數(shù) ≥95% 。

2. 疲勞性能:通過以碳纖維板抗拉強度標準值的65%為應力上限(應力幅為應力上限,應力幅為100MPa ),循環(huán)荷載次數(shù)200萬次的疲勞試驗 。

3. 錨栓的設計剪應力不得大于錨栓材料抗剪強度設計值的0.6倍。

五、卡本預應力碳纖維板加固系統(tǒng)的優(yōu)點

1. 可以做到碳板2800MPa爆炸式破壞。

2. 主動加固,可以不卸載進行加固。

3. 質(zhì)量較輕,幾乎不增加自重。

4. 減少結構變形(較小接縫寬度和撓度變形)。

5. 錨固性能可靠,錨頭錨固效率系數(shù)可達97%,能充分發(fā)揮碳纖維板的高強度優(yōu)勢,大大提高碳纖維材料的使用率。

6. 抗疲勞性能強,通過200萬次疲勞荷載試驗。

7. 適合各種形狀構件,規(guī)格豐富,多達10種。

8. 可進行針對性開發(fā)(特殊環(huán)境可定制)。

六、工程案例

1.項目簡介

1)項目名稱:228國道青口河大橋橋梁病害維修加固工程

2)橋梁病害:橋梁上部結構箱梁腹板、底板出現(xiàn)不同程度的裂縫。

3)病害產(chǎn)生的主要原因有:a.本橋箱梁底寬較寬,中跨跨中處底板厚度較薄,底板底面橫向鋼筋承載力低下,底板布置有較多波紋管,在中跨底板預應力鋼束徑向力的作用下,底板橫向受到較大的正彎矩作用,在重載車輛作用下易產(chǎn)生裂縫。b.合龍段前后幾個節(jié)段底板預應力管道較為密集,下方局部混凝土振搗不密實易產(chǎn)生收縮裂縫。針對變截面連續(xù)鋼構箱梁底板縱向裂縫采用橫向預應力碳板進行加固。

2.加固方案

3.工藝流程

定位放線—混凝土表面處理—鉆孔植筋—安裝支座—涂抹碳板膠粘劑—安裝碳板和壓條—張拉預應力碳板—噴涂表層防護涂料

4. 施工照片

七、預應力碳纖維板加固技術的注意點

1.被加固的混凝土結構構件,其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C25,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于2.0MPa,參照最新版《GB 50367》。

2.預應力筋-錨具組裝件應通過200萬次疲勞荷載試驗,且符合《GB/T 14370-2015》相關規(guī)定要求。

3.夾具的靜載錨固性能應達到0.95,且符合《GB/T 14370-2015》相關規(guī)定要求。

4.當被加固構件的表面有防火要求時,應按現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016規(guī)定的耐火等級及耐火極限要求,對膠粘劑和碳纖維復合板進行防護。

5.預應力張拉過程中,必須保證張拉的應力滿足設計要求,可在千斤頂部設置應力應變儀以監(jiān)控張拉應力。

6.施工過程中必須保證張拉端、固定端支座中心線與碳板支座中心線平行或重合,保證后期碳板張拉過程中碳板全截面受力,防止出現(xiàn)碳板部分截面受力的情況(一邊緊一邊松) 。

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