文档介绍：预应力碳纤维桥梁加固技术
预应力碳纤维桥梁加固技术
前言
研究现状
在桥梁中的应用举例

增大截面法:在构件薄弱部位增大受压混凝土面积,或采用化学植筋的方法增加受力钢筋。
粘贴加固法:在构件受拉区用化学胶粘剂粘贴钢板或FRP复合材料( fiber reinforced polymer,如玻璃纤维、芳纶纤维布、碳纤维等),使其协助内部钢筋共同受拉。
体外预应力加固法:在主梁外部新增预应力钢束,以抵消部分弯矩。
改变结构体系法:如在简支梁下增设支架或桥墩,或把简支梁与简支梁加以连接,从而由简支变为连续达到提高桥梁承载能力的目的。

碳纤维加固的优点
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。

碳纤维加固的缺点
碳纤维的高强特点仅在受拉钢筋屈服后才发挥,强度利用率不高,加固效果不显著。尤其对于自重较大的桥梁结构,在加固时虽已卸除活荷载,但结构仍存在较大的初始应力,而碳纤维加固材料是在加固以后才开始受力,碳纤维的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力和应变,即必须考虑被加固构件的二次受力问题,这又进一步影响了碳纤维布的强度发挥。
预应力碳纤维加固技术的由来
碳纤维加固的缺点
原因:材料性质所决定。弹性材料,强度很高,但弹性模量相对较低。
根据平截面假定,在与钢筋混凝土梁共同工作时,碳纤维的应变与钢筋应变相差不大,弹性模量也相似,故其所承担的应力与钢筋基本相同,强度没有得到充分发挥,仅为其极限强度的20%左右。
预应力碳纤维加固技术的由来
解决办法-预应力碳纤维
粘贴碳纤维加固法与体外预应力加固法相结合,在对CFRP片材施加预应力后,粘贴于被加固构件的受拉面,待胶粘剂完全固化后放张片材,利用胶粘剂所传递的剪应力对被加固构件受拉区施加预压应力。
预应力碳纤维加固技术的由来
解决办法-预应力碳纤维
优点:变被动加固为主动加固。
①可以使CFRP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CFRP片材应变滞后的现象,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碳纤维的变形=初始变形+荷载引起的变形,而对应这两部分变形的胶粘剂剪切变形又分别分布于构件的两端和跨中区域,使得胶粘剂的剪切变形分布更为均匀,可有效避免粘结破坏。

预应力施加方法
①反拱法:通过液压千斤顶使梁反拱,然后粘贴CFRP片材于梁底。结构胶固化后,撤去千斤顶,被加固梁在自重及弹性恢复作用下,间接对CFRP片材施加预应力。

预应力施加方法
②机械张拉法:通过专用的机械设备,如千斤顶、螺杆、手扳葫芦等张拉CFRP片材,然后粘贴于被加固梁,待结构胶固化后撤除张拉设备并做好端部锚固。
独立台座张拉
梁上张拉