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预应力碳板加固技术

        随着国民经济的飞速发展和社会的进步,建筑加固行业中的新技术和新材料也应运而生。从外包钢加固法、加大截面法和喷射混凝土加固法等传统的加固方法到碳纤维布、碳纤维板等新型材料的应用,最后到对碳纤维板施加预应力新技术的产生。

        传统的加固方法具有结构尺寸增加、使用空间减小、结构自重增加、难施工等缺点,而碳纤维布和碳纤维板新材料的应用虽然解决了上述问题,并且具有轻质高强、耐腐蚀、应用面广等特点,但是材料的利用率低,材料浪费极大,材料的强度不能很好的被利用。

        预应力碳纤维板加固技术的应用不仅提高了材料的利用效率、节约用量,延缓了结构的开裂,减小了裂缝宽度而且极大提高了结构的承载力。在工程加固中,具有较大的优势。

一、 CFRP 板施加预应力的方法

        在实际工程中,对碳纤维板施加预应力的方法主要有:反拱法、不设锚具的外部反力架张拉法和端锚加固法。其中,反拱法施加的预应力太小,并且没法准确控制施加预应力的大小;不设锚具的外部反力架张拉法对 CFRP 板施加反力的反力架需要很大的刚度,因此张拉设备比较笨重并且对不同跨度的加固构件适用性比较差;其次,CFRP 板进行放张时,端部的应力较大容易发生剥离破坏。因此在锚具的可靠性、现场的实用性、经济的适用性等方面,端锚加固法具有普遍适用性且更具有实际价值。

        端锚加固法:在加固构件上设置永久性锚具但不需要外部反力架结构,把加固构件本身作为提供反力的反力架,对 CFRP 板进行张拉施加预应力,张拉完毕后便用锚具固定在构件表面。这种方法以加固构件本身为反力架一方面避免了 CFRP 板放张时粘贴层剪切变形而导致端部的剥离破坏,减小了 CFRP 板由于放张引起的张拉应力的损失;另一方面这种加固方法不受构件本身尺寸的限制,具有普遍适用性,不需要笨重的张拉设备并且适合现场操作,经济高效。但是,这种加固方法需要研制专门的锚具和张拉设备的,技术要求较高。

二、预应力 CFRP 板加固系统的优点

1、对 CFRP 板施加预应力可以充分利用 CFRP 板材料的高强性能,减少材料的浪费从而减少了工程成本。

2、对 CFRP 板施加预应力还可以抵消结构中原有的一部分荷载,减小结构中的应力,增大了刚度,延缓了裂缝的出现和宽度,缓解了剥离破坏,并且提高了结构的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。

3、根据国内外的试验研究,在相同的预应力水平下,碳纤维板的应力松弛比钢绞线低。且暴露在野外环境下,预应力 CFRP 板加固技术比体外预应力钢筋或钢铰线耐久性更好。

三、预应力 CFRP 板加固系统的缺点

1、CFRP 板材料本身具有高度非匀质性,这就需要规格要求更高效果更好的锚具,防止碳纤维板在张拉过程中锚具端碳纤维板出现断裂或滑移。

2、CFRP 板材料的脆性会使其在张拉过程中极易被拉断,具有很大的危险,所以需要成熟的张拉技术和设备,同样也要做好施工安全防护工作,保障ag官网的安全。

四、卡本预应力CFRP板加固系统开发

        我公司于2014年开始研发预应力CFRP板加固系统,并针对该系统存在的缺陷进行改进。锚具端锚固效率系数通过第三方权威机构检测高达0.99,彻底解决在施加预应力过程中出现的碳板断裂和滑移等非正常破坏问题,保障了锚具的稳定性及现场施工的安全性;碳纤维板的抗拉强度高达3200MPa,伸长率高达2.0%,两项指标远超国标要求,解决预应力碳板张拉过程中由于碳板材料本身性能差而被拉断的问题。以上问题的解决对预应力CFRP技术起到了积极的作用,且卡本预应力CFRP板加固系统于2018年被评为“国际先进水平”。这是对我公司科研成果的肯定,同时也是对我们提出更高的要求。

案例故事

1.北京市政丰益桥大修工程,是北京首例预应力碳板项目,全桥206条预应力碳纤维板均采用卡本预应力碳纤维板加固系统。该工程预应力碳版加固所有的材料、工具和技术均源于卡本。最长46m预应力碳板张拉,也创造了国内预应力张拉最大长度的记录。

2.金昌金川大桥横向预应力碳纤维板加固工程,该桥梁为空心板梁横向张拉且空心板梁错台位置较大,最低与最高差值至少8cm,此外桥梁位于高速匝道下坡位置,无法搭设满堂红脚手架,施工难度较大。该桥采用25根1.4mm厚,50mm宽的碳纤维加固系统进行加固,目前运行效果良好。

3.海南省海口市新埠大桥主车道T梁加固工程,该桥T梁采用3mm厚,50mm宽卡本预应力碳板进行加固。该桥梁体为18cm的窄T梁,为了安装预应力碳板,设计和加工了一些钢构件进行辅助安装。加固完成一个月后进行荷载试验,测得桥梁跨中截面变形小于加固前截面变形。

4.河北邢台某玉米粉厂双T型梁预应力碳板加固工程,是国内首次将预应力碳板技术成功用在大跨度预制双T板加固的案例。在梁体挠度和跨度过大情况下,采用3mm厚50mm宽的预应力碳板进行加固。

5.天津某地下车库汽车坡道预应力碳板加固工程,该汽车坡道位于地下室的出口位置,因为上面覆土太多引起楼板下弯,导致楼板和梁都出现裂缝。采用1.2mm厚100mm宽卡本预应力碳纤维板进行加固。

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