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預應(yīng)力碳纖維布加固原理

1、預應(yīng)力碳纖維布加固方法

預應(yīng)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(shè)計值，用粘結(jié)材料將其粘貼到混凝土板梁的受拉面，使其與混凝土結(jié)構(gòu)共同受力利用碳纖維材料良好的抗拉強度，達到增強構(gòu)件承載能力及強度的目的。

2、預應(yīng)力碳纖維布施工工藝

（1）施工準備：在加固表面按照設(shè)計施工放樣，準確確定預應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)力。對混凝土粘貼面的脆化疏松層，應(yīng)采用硬質(zhì)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。短切玄武巖纖維還可與無機粘合劑相容，吸濕率小于1%，吸收能力不隨時間的變化，這就證明了它在使用過程中的材料穩(wěn)定性，長壽命和環(huán)境協(xié)調(diào)性。為了保證預應(yīng)力碳纖維布與混凝土之間的設(shè)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(yīng)采用金剛石打磨片打磨，對混凝土低凹面應(yīng)采用環(huán)氧修補膠修補。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(yīng)通知技術(shù)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(yīng)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。因此，采用適當?shù)募庸毯透脑旒夹g(shù)措施，恢復和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰兊檬制惹?。采用化學膠管或植筋膠植入螺栓時，應(yīng)保證孔內(nèi)膠液飽滿且螺栓垂直于梁面。

（4）安裝錨具支座與預應(yīng)力碳纖維布：將錨固板安裝至張拉板上，調(diào)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(nèi)力分布均勻。6、張拉預應(yīng)力碳纖維板系統(tǒng)將張拉用千斤頂及反力板安裝在張拉端，在碳纖維板專業(yè)膠涂抹好后，按照0%-10%-20%-50%-100%的程序進行預應(yīng)力張拉，每張拉一級后進行伸長位移測量，并計算實際伸長量，誤差控制在6%以內(nèi)。待調(diào)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。將配置好的浸漬膠均勻涂刷在構(gòu)件的粘貼面，應(yīng)保證涂刷厚度均勻。

（5）張拉預應(yīng)力碳纖維布與壓緊條安裝：將錨固板安裝在構(gòu)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(diào)整處于水平位置，加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的15%，刻錄錨具張拉移動起始線。3、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠對構(gòu)件表面殘缺的修補(1)構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠填平，修復至表面平整。加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的30%，檢測錨行程位移是否對應(yīng)預張拉時的刻錄線。分段加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)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(yīng)不大于±6%。加壓或減壓時，千斤頂行程速度應(yīng)控制在20mm/分鐘以內(nèi)，嚴禁快速沖、放千斤頂行程。所有張拉都應(yīng)在碳布膠適用期內(nèi)完成。當張拉應(yīng)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(jié)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(yīng)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。隨著建筑老齡化及土地資源日益稀少，建筑結(jié)構(gòu)加固行業(yè)也越發(fā)引起人們的關(guān)注。在浸漬膠凝固后，檢查碳纖維布的粘貼質(zhì)量，在構(gòu)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。

梁結(jié)構(gòu)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(cè)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(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)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(yīng)性強，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，正基于這些優(yōu)點，此方法為我們大部分結(jié)構(gòu)設(shè)計同行的選。環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合筋耐腐蝕性極強，尤其對PH值溶液或腐蝕物質(zhì)都具有較高的包容度。

缺點：設(shè)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(chǎn)和生活有一定影響。（三）碳纖維加固補強的施工工藝1、根據(jù)設(shè)計確定粘貼碳纖維的范圍進行基底處理(1)將砼構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達到結(jié)構(gòu)密實部位。新、舊混凝土結(jié)合、新舊縱筋、箍筋的焊接等節(jié)點處理比較繁瑣，完成質(zhì)量跟施工隊自身素質(zhì)影響較大，增加了結(jié)構(gòu)本身的自重和截面大小，也有可能改變了結(jié)構(gòu)本身的剛度分配，造成相鄰其他構(gòu)件的連鎖加固。

梁粘貼纖維復合材加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)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；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(zhì)量易于保證；加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，維護費用低。不論是在露天潮濕會淋雨的地區(qū)還是在酸堿環(huán)境惡劣的地區(qū)，其用于橋梁，路面混凝土結(jié)構(gòu)都具備較好的耐腐蝕性，使用壽命普遍長于傳統(tǒng)鋼筋。

缺點：完成質(zhì)量在很大程度上依賴碳纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠的選取，而現(xiàn)在市場上纖維材料和結(jié)構(gòu)膠質(zhì)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(shè)計要求選擇材料，而材料是決定此加固方法效果的關(guān)鍵。5ξb） fy'As’(h0-as')]假設(shè)構(gòu)件加固前所能承受的彎矩為M0，用碳纖維加固所能補充的彎矩Mj是可以事先計算出的，即Mj=Mb-M0。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(yīng)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(gòu)件承載力的40%，另外現(xiàn)場施工時還要注意防火問題。

碳纖維加固工程常見問題防止方法

1、碳纖維布或碳纖維膠質(zhì)量達不到設(shè)計要求的防治

（1）施工過程中為確保碳纖維布及碳纖維膠質(zhì)量達到設(shè)計和規(guī)范的要求，在施工前應(yīng)安排專業(yè)技術(shù)人員數(shù)字設(shè)計圖紙及相關(guān)加固施工規(guī)范，并根據(jù)圖紙設(shè)計要求提出碳纖維布及建筑結(jié)構(gòu)膠的材料計劃，材料計劃經(jīng)技術(shù)負責人審核后材料人員采購，采購時材料人員必須嚴格按照圖紙設(shè)計的規(guī)格、型號，并選擇技術(shù)成熟、信譽好且隨產(chǎn)品提供質(zhì)量保證資料的廠家進行采購。碳布、粘鋼現(xiàn)場拉拔該如何進行結(jié)構(gòu)加固主要涉及到碳纖維加固、粘鋼加固、增大截面加固、外粘型鋼加固以及外加預應(yīng)力加固等，碳纖維加固和粘鋼加固又是這些加固工藝中最經(jīng)常用到的加固方法。碳纖維布廠家值出，碳纖維布及建筑結(jié)構(gòu)膠在使用前應(yīng)選擇有資質(zhì)的實驗室取樣復試，當其質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求時方可使用。

（2）在施工過程中應(yīng)采取保護措施，嚴格按照碳纖維布及碳纖維膠的使用說明保護其不受污染或破壞，如遇到不合格或遭到破壞的碳纖維布和碳纖維膠，應(yīng)及時選擇合格的材料進行更換。

2、建筑結(jié)構(gòu)膠使用方法不正確或粘貼方法不符合規(guī)范要求的防治

（1）技術(shù)交底，在施工前現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙要求、施工規(guī)范要求及上述材料產(chǎn)品使用說明針對建筑結(jié)構(gòu)膠的使用方法及碳纖維布的粘貼方法編制技術(shù)交底，對施工人員進行現(xiàn)場技術(shù)交底，使每個參與施工的人員熟悉掌握建筑結(jié)構(gòu)膠的使用方法及碳纖維布粘貼施工方法。碳纖維加固工程驗收細節(jié)和方法（一）一般規(guī)定現(xiàn)場施工溫度不低于15度進行控制，低于15度應(yīng)使用冬季配方膠，低于零下5度應(yīng)停止施工，現(xiàn)場無粉塵，且不受日曬、雨淋和化學介質(zhì)污染。

（2）樣板先，在大面積粘貼施工前，由技術(shù)人員指導，全體施工人員參加，選擇一個展廳面積較小的構(gòu)件進行現(xiàn)場粘貼試驗，待試驗結(jié)構(gòu)合格且全體施工人員掌握施工方法后，再進行大面積的粘貼施工。

碳纖維增強技術(shù)與碳纖維板

1，拉伸強度大

其抗拉強度是普通鋼的數(shù)倍，彈性韌性優(yōu)于普通鋼，主要是由于其物理力學性能。

2，耐高溫耐腐蝕

碳纖維絲和樹脂可經(jīng)受高溫腐蝕，使碳纖維絲和樹脂可正常用于酸、堿、鹽等及惡劣天氣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可得到保護。

3，質(zhì)量輕，韌性好

碳纖維的質(zhì)量非常輕，則鋼的只有五分之一，但它是鋼的強度幾次，但也可盤繞，便于運輸更大的長度。

4，使用方便

在使用過程中，不需要大型施工設(shè)備和專業(yè)設(shè)備。碳纖維板的使用是任意的，因為它容易切割，施工簡單，工期短。