一、预应力碳纤维板加固系统
对于需要加固的构件,采用涂覆有环氧胶的碳纤维板进行预应力张拉,修复构件的变形和闭合裂纹,而后将碳纤维板粘贴、锚固在构件上,形成新的受力平衡,提高其承载能力 。
适用范围:工民建大跨度结构加固、板抗弯加固、控制裂缝加固,板梁、箱梁、T梁的抗弯加固,钢筋混凝土桥梁控制裂缝等 。
二、碳纤维板材特点
1. 强度高:顺纤维方向抗拉强度远大于普通钢筋,比普通钢筋高 7~10倍 。
2. 密度小 :同等截面下,其重量仅为钢材的1/7~1/5,强度与密度的比值较高(比钢材高 10~15倍) 。
3. 抗腐蚀性能良好:由于采用的主要材料是非金属材料,碳纤维电化学活性远小于钢材,具有非常好的抗腐蚀性能 。
4. 具有不增加构件的截面尺寸和自重,加固修复不留痕迹,防水、抗腐蚀、耐疲劳、耐久性能好,施工快捷等优点,且因其质地柔软而适用于各种形状尤其是斜、弯、坡及异型结构桥梁的加固 。
5. 碳纤维板材是将树脂、纤维丝按照一定的比例通过高温固化挤压而形成的,包括碳纤维板和碳纤维板条 。碳纤维板与粘贴多层碳纤维布相比,粘贴碳纤维板的产品质量更易保证,受力更均匀,强度发挥更充分 。
三、预应力碳纤维板加固系统优点
1. 变被动加固为主动加固,可以使碳纤维板材高强特性得到提前发挥,在二次受力之前就有较大的应变,从而有效减小甚至消除碳纤维板材应变滞后的现象,达到更好的加固效果 。
2. 预应力产生的反向弯矩,可抵消一部分初始荷载的影响,提高使用阶段的承载力, 使构件中原有裂缝宽度减小甚至闭合,并限制新裂缝的出现,从而提高构件的刚度,减小原构件的挠度,改善使用阶段的性能 。
3. 对碳纤维板施加预应力,可大幅度提高钢筋混凝土构件的强度和刚度,同时更有效减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝产生 。
4. 产品结构尺寸小,材料轻且薄,基本不增加原结构自重,不影响原结构的使用空间,加固后不留痕迹 。
5. 施工安装方便,几乎没有湿作业,不需要大型施工机具,施工占用场地少 。
6. 具有良好的耐久性和耐腐蚀性 。
四、预应力碳板加固技术主要技术指标
1. 静载锚固性能:锚固效率系数 ≥95% 。
2. 疲劳性能:通过以碳纤维板抗拉强度标准值的65%为应力上限(应力幅为应力上限,应力幅为100MPa ),循环荷载次数200万次的疲劳试验 。
3. 锚栓的设计剪应力不得大于锚栓材料抗剪强度设计值的0.6倍 。
五、卡本预应力碳纤维板加固系统的优点
1. 可以做到碳板2800MPa爆炸式破坏 。
2. 主动加固,可以不卸载进行加固 。
3. 质量较轻,几乎不增加自重 。
4. 减少结构变形(较小接缝宽度和挠度变形) 。
5. 锚固性能可靠,锚头锚固效率系数可达97%,能充分发挥碳纤维板的高强度优势,大大提高碳纤维材料的使用率 。
6. 抗疲劳性能强,通过200万次疲劳荷载试验 。
7. 适合各种形状构件,规格丰富,多达10种 。
8. 可进行针对性开发(特殊环境可定制) 。
六、工程案例
1.项目简介
1)项目名称:228国道青口河大桥桥梁病害维修加固工程
2)桥梁病害:桥梁上部结构箱梁腹板、底板出现不同程度的裂缝 。
【预应力碳纤维板加固技术详解|卡本碳纤维板用途】3)病害产生的主要原因有:a.本桥箱梁底宽较宽,中跨跨中处底板厚度较薄,底板底面横向钢筋承载力低下,底板布置有较多波纹管,在中跨底板预应力钢束径向力的作用下,底板横向受到较大的正弯矩作用,在重载车辆作用下易产生裂缝 。b.合龙段前后几个节段底板预应力管道较为密集,下方局部混凝土振捣不密实易产生收缩裂缝 。针对变截面连续钢构箱梁底板纵向裂缝采用横向预应力碳板进行加固 。
2.加固方案
3.工艺流程
定位放线—混凝土表面处理—钻孔植筋—安装支座—涂抹碳板胶粘剂—安装碳板和压条—张拉预应力碳板—喷涂表层防护涂料
4. 施工照片
七、预应力碳纤维板加固技术的注意点
1.被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C25,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于2.0MPa,参照最新版《GB 50367》 。
2.预应力筋-锚具组装件应通过200万次疲劳荷载试验,且符合《GB/T 14370-2015》相关规定要求 。
3.夹具的静载锚固性能应达到0.95,且符合《GB/T 14370-2015》相关规定要求 。
4.当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行标准《建筑设计防火规范》GB 50016规定的耐火等级及耐火极限要求,对胶粘剂和碳纤维复合板进行防护 。
5.预应力张拉过程中,必须保证张拉的应力满足设计要求,可在千斤顶部设置应力应变仪以监控张拉应力 。
6.施工过程中必须保证张拉端、固定端支座中心线与碳板支座中心线平行或重合,保证后期碳板张拉过程中碳板全截面受力,防止出现碳板部分截面受力的情况(一边紧一边松)。
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