一、預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)

對(duì)于需要加固的構(gòu)件,采用涂覆有環(huán)氧膠的碳纖維板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉,修復(fù)構(gòu)件的變形和閉合裂紋,而后將碳纖維板粘貼、錨固在構(gòu)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(jié)構(gòu)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(diǎn)

1. 強(qiáng)度高:順纖維方向抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)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?jī)H為鋼材的1/7~1/5,強(qiáng)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(xué)活性遠(yuǎn)小于鋼材,具有非常好的抗腐蝕性能。

4. 具有不增加構(gòu)件的截面尺寸和自重,加固修復(fù)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(diǎn),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(jié)構(gòu)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(guò)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(qiáng)度發(fā)揮更充分。

三、預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

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

2. 預(yù)應(yīng)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(gòu)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(gòu)件的剛度,減小原構(gòu)件的撓度,改善使用階段的性能。

3. 對(duì)碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力,可大幅度提高鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度,同時(shí)更有效減少結(jié)構(gòu)的撓度變形,并能減少和封閉裂縫產(chǎn)生。

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

5. 施工安裝方便,幾乎沒(méi)有濕作業(yè),不需要大型施工機(jī)具,施工占用場(chǎng)地少。

6. 具有良好的耐久性和耐腐蝕性。

四、預(yù)應(yīng)力碳板加固技術(shù)主要技術(shù)指標(biāo)

1. 靜載錨固性能:錨固效率系數(shù) ≥95% 。

2. 疲勞性能:通過(guò)以碳纖維板抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的65%為應(yīng)力上限(應(yīng)力幅為應(yīng)力上限,應(yīng)力幅為100MPa ),循環(huán)荷載次數(shù)200萬(wàn)次的疲勞試驗(yàn) 。

3. 錨栓的設(shè)計(jì)剪應(yīng)力不得大于錨栓材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.6倍。

五、卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1. 可以做到碳板2800MPa爆炸式破壞。

2. 主動(dòng)加固,可以不卸載進(jìn)行加固。

3. 質(zhì)量較輕,幾乎不增加自重。

4. 減少結(jié)構(gòu)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(dá)97%,能充分發(fā)揮碳纖維板的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì),大大提高碳纖維材料的使用率。

6. 抗疲勞性能強(qiáng),通過(guò)200萬(wàn)次疲勞荷載試驗(yàn)。

7. 適合各種形狀構(gòu)件,規(guī)格豐富,多達(dá)10種。

8. 可進(jìn)行針對(duì)性開發(fā)(特殊環(huán)境可定制)。

六、工程案例

1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1)項(xiàng)目名稱:228國(guó)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(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)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(gè)節(jié)段底板預(yù)應(yīng)力管道較為密集,下方局部混凝土振搗不密實(shí)易產(chǎn)生收縮裂縫。針對(duì)變截面連續(xù)鋼構(gòu)箱梁底板縱向裂縫采用橫向預(yù)應(yīng)力碳板進(jìn)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(yù)應(yīng)力碳板—噴涂表層防護(hù)涂料

4. 施工照片

七、預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)的注意點(diǎn)

1.被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C25,且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于2.0MPa,參照最新版《GB 50367》。

2.預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件應(yīng)通過(guò)200萬(wàn)次疲勞荷載試驗(yàn),且符合《GB/T 14370-2015》相關(guān)規(guī)定要求。

3.夾具的靜載錨固性能應(yīng)達(dá)到0.95,且符合《GB/T 14370-2015》相關(guān)規(guī)定要求。

4.當(dāng)被加固構(gòu)件的表面有防火要求時(shí),應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016規(guī)定的耐火等級(jí)及耐火極限要求,對(duì)膠粘劑和碳纖維復(fù)合板進(jìn)行防護(hù)。

5.預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中,必須保證張拉的應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求,可在千斤頂部設(shè)置應(yīng)力應(yīng)變儀以監(jiān)控張拉應(yīng)力。

6.施工過(guò)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(guò)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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