專(zhuān)業(yè)承接各地碳纖維布加固工程施工, 芳綸布加固工程施工,碳纖維板加固工程施工13501213880羅工
引言
大批已有建筑物由于種種原因，諸如自然災(zāi)害作用、環(huán)境侵蝕、荷載增加、結(jié)構(gòu)用途改變、更新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和提高結(jié)構(gòu)可靠度等，存在承載力和耐久性不足或使用功能不滿(mǎn)足要求。為了改善這些結(jié)構(gòu)的使用功能，提高承載力，延長(zhǎng)使用年限，考慮環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素，在許多情況下進(jìn)行加固修復(fù)比重建更合理，特別是在使用快速、高效、簡(jiǎn)便的加固工藝的情況下，更具有優(yōu)越性；因此工程技術(shù)人員把目光更多地投向采用新型復(fù)合材料維修加固上來(lái)。與傳統(tǒng)的加固修補(bǔ)技術(shù)相比，纖維材料加固修補(bǔ)技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）高效高強(qiáng)。
（2）具有良好的耐久性和耐腐蝕性。
（3）適用面廣。芳綸纖維加固修補(bǔ)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型（如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁、隧道、涵洞等），各種結(jié)構(gòu)形狀（如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等），各種結(jié)構(gòu)部位（如梁、柱、板、拱、殼、墩等）的加固修補(bǔ)，而且不改變結(jié)構(gòu)形狀，不影響結(jié)構(gòu)的外觀。尤其重要的是，對(duì)于一些大型的土木工程結(jié)構(gòu)，如大型橋梁的橋墩、橋梁及橋面板、隧道、大型簡(jiǎn)體及殼體結(jié)構(gòu)等，采用原有的傳統(tǒng)加固方法幾乎無(wú)法實(shí)施，而采用該技術(shù)都可以很順利的解決。
（4）施工便捷。施工工效高，沒(méi)有濕作業(yè)，不需要大型施工機(jī)具，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少。
（5）施工質(zhì)量容易保證。
（6）對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)額外的負(fù)擔(dān)。纖維材料質(zhì)量輕而且很薄，加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重和原構(gòu)件尺寸。
芳綸纖維復(fù)合材料作為纖維增強(qiáng)塑料的一種，除了具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有獨(dú)有的特點(diǎn)：具有良好的抗沖擊和耐疲勞性能，良好的介電性（非導(dǎo)電性、非磁性）等，因此人們?cè)絹?lái)越多地采用外粘芳綸布補(bǔ)強(qiáng)加固結(jié)構(gòu)。
目前應(yīng)用于結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的外粘芳綸纖維布有養(yǎng)護(hù)的纖維條帶和未經(jīng)養(yǎng)護(hù)的纖維布，經(jīng)養(yǎng)護(hù)的纖維條帶通常0．5 ~1．5mm厚，50~200mm寬，由單向纖維經(jīng)環(huán)氧基樹(shù)脂浸漬而成。未經(jīng)養(yǎng)護(hù)纖維布的名義厚度通常小于lmm，由單向或雙向纖維絲構(gòu)成，采用高性能的環(huán)氧粘結(jié)劑粘結(jié)在構(gòu)件外表面。
1 外粘芳綸纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)
外粘芳綸纖維布首先應(yīng)用于鋼筋混凝土橋的抗彎補(bǔ)強(qiáng)和約束鋼筋混凝土柱中，此后外粘芳綸布補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)迅速擴(kuò)展到砌件結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)乃至金屬結(jié)構(gòu)。
1．1 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)性能與特點(diǎn)
1．1．1 抗彎補(bǔ)強(qiáng)
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能提供足夠的抗彎強(qiáng)度和使用性能時(shí)，必須進(jìn)行加固，此時(shí)可選用外粘芳綸纖維布進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。在梁、柱、板的受拉面粘貼芳綸纖維布，同時(shí)使芳綸纖維絲方向與主拉應(yīng)力方向平行 ，可明顯提高梁、柱、板的受彎承載力，并且同時(shí)使梁、柱、板裂縫開(kāi)展受到約束，從而提高構(gòu)件的抗彎剛度，降低撓度。
對(duì)芳綸纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土構(gòu)件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)是確定構(gòu)件的失效（破壞）模式。芳綸纖維布抗彎補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)存在下述幾種失效模式：
（1）縱筋（鋼筋）屈服芳綸纖維斷裂；
（2）縱筋（鋼筋）屈服混凝土壓碎；
（3）混凝土壓碎；
（4）由于混凝土的剪切失效，芳綸纖維片材端部剝離；
（5）由于混凝土的剪切斜裂縫造成芳綸纖維片材的剝離（遠(yuǎn)離片材端部）；
（6）由于粘結(jié)界面的拉應(yīng)力很高，發(fā)生的芳綸纖維片材端部或彎曲裂縫處剝離；
（7）由于混凝土表面不平和粘結(jié)不當(dāng)造成的芳綸纖維片材從混凝土粘結(jié)面剝離。
上述破壞模式（2）是令人最為滿(mǎn)意的破壞模式，模式（4）和（5）可通過(guò)抗剪補(bǔ)強(qiáng)加以防止，模式（6）可通過(guò)限制芳綸纖維布的拉應(yīng)變加以抑制，模式（7）可通過(guò)施工質(zhì)量控制加以解決。設(shè)計(jì)中不考慮芳綸纖維布與混凝土之間的相對(duì)滑移。
1．1．2 抗剪補(bǔ)強(qiáng)
在梁、柱的剪壓區(qū)段內(nèi)橫向包裹芳綸纖維布可抑制斜裂縫出現(xiàn)或開(kāi)展，明顯提高構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度，提高梁、柱的剛度、延性和抗震耗能能力。芳綸纖維布加固后的試件最大承載力均發(fā)生在芳綸纖維布剝離后、拉斷前，在此過(guò)程中，芳綸纖維布承擔(dān)的剪力不斷增大，使總剪力仍然保持在較高的水平，改善了構(gòu)件變形能力。芳綸纖維布加固量越大，試件延性越好。采用芳綸纖維布加固混凝土柱，可防止斜裂縫出現(xiàn)或限制斜裂縫開(kāi)展，顯著提高柱的受剪承載力，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的抗震要求，同時(shí)芳綸纖維布對(duì)提高高軸壓比試件延性的作用更加明顯。包裹方式分為間隔包裹、連續(xù)包裹；封閉包裹、非封閉包裹；采用夾具錨固包裹和非夾具錨固包裹等。
芳綸纖維布對(duì)抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)取決于破壞模式。當(dāng)發(fā)生芳綸纖維布剝離破壞時(shí)，其有效應(yīng)變遠(yuǎn)低于極限拉應(yīng)變；即使發(fā)生芳綸纖維布斷裂破壞，其有效應(yīng)變也低于極限拉應(yīng)變。因?yàn)椴徽摵畏N破壞模式，均有局部發(fā)生剝離破壞，因此精確地計(jì)算芳綸纖維布對(duì)抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)非常困難，故確定芳綸纖維布的有效應(yīng)變是進(jìn)行抗剪強(qiáng)度計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于芳綸纖維布補(bǔ)強(qiáng)矩形截面混凝土構(gòu)件，其有效應(yīng)變隨混凝土抗拉強(qiáng)度的減小和纖維布軸向剛度（芳綸纖維布的配筋率與其彈性模量的乘積）的增大而減小；當(dāng)芳綸纖維布的纖維絲方向垂直于鋼筋混凝土構(gòu)件的軸線方向時(shí)，由于斜裂縫擴(kuò)展導(dǎo)致骨料間咬合力降低，從而使混凝土對(duì)構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)隨之減小，因此芳綸纖維布的有效應(yīng)變應(yīng)限制在0．004~ 0．005的水平。對(duì)于芳綸纖維布抗剪補(bǔ)強(qiáng)圓形截面混凝土柱，其有效應(yīng)變可近似取0．004。
1．1．3 約束混凝土和約束高強(qiáng)混凝土
混凝土是目前土木工程中應(yīng)用最廣的建筑材料之一， 它主要的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，脆性大，而且混凝土強(qiáng)度越高，其脆性越大，但在三向受壓的復(fù)雜應(yīng)力作用下其強(qiáng)度、變形性能均有很大的提高。混凝土在軸向荷載作用下，歷經(jīng)微裂縫形成、發(fā)展、擴(kuò)大，橫向變形加大，進(jìn)而形成較大的宏觀裂縫，宏觀裂縫繼續(xù)發(fā)展以至于混凝土破壞全過(guò)程。在整個(gè)過(guò)程中，混凝土泊松比最大為50%。因而，通過(guò)約束限制混凝土橫向變形的發(fā)展是增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度與延性的一種有效途徑，這完全可以通過(guò)在混凝土構(gòu)件外包裹芳綸纖維布來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)混凝土構(gòu)件軸心受力時(shí)，其橫向應(yīng)變發(fā)展受到外包芳綸纖維布的限制。正是由于核心混凝土與外包約束層在受力過(guò)程中的這種相互作用，使混凝土材料本身性質(zhì)發(fā)生了變化，即強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能得以改善。
芳綸纖維布約束混凝土作用要好于碳纖維布約束混凝土。芳綸纖維一個(gè)顯著優(yōu)于碳纖維的特點(diǎn)是其破壞為非脆性，破壞前出現(xiàn)頸縮，征兆明顯；同時(shí)高彈性和中等延伸率使芳綸纖維具有高韌性，從而在縱向斷裂時(shí)能有效工作，這些性能使芳綸纖維在遭受強(qiáng)烈沖擊時(shí)能有效的吸收軸向應(yīng)變能和縱向動(dòng)能，因此，在地震荷載或沖擊荷載作用下芳綸纖維布約束混凝土特別是約束高強(qiáng)混凝土的延性及韌性要明顯高于碳纖維布約束混凝土特別是約束高強(qiáng)混凝土的延性及韌性。因此，芳綸纖維復(fù)合材料在對(duì)構(gòu)件韌性和延性要求高的抗震結(jié)構(gòu)、抗沖擊和耐疲勞方面要求高的工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比碳纖維復(fù)合材料有較大的優(yōu)越性。
用芳綸纖維布橫向包裹鋼筋混凝土短柱來(lái)提高其延性，芳綸纖維布的主要作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，芳綸纖維布的作用類(lèi)似于受剪箍筋，在斜裂縫出現(xiàn)后協(xié)助箍筋承受剪力；由于芳綸纖維的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于箍筋的抗拉強(qiáng)度，所以這種作用十分明顯。鋼筋混凝土短柱用芳綸纖維布包裹后，相當(dāng)于增加了配箍率，使其抗剪承載力得以提高，從而有可能使試驗(yàn)柱在外荷載作用下發(fā)生具有一定延性的正截面受彎破壞，而非脆性的斜截面受剪破壞，破壞形態(tài)的變化直接決定了構(gòu)件變形性能的改善。另一方面，受壓區(qū)混凝土的破碎，充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能，顯著改善了構(gòu)件的延性。芳綸纖維布的第二種作用只有在構(gòu)件發(fā)生具有彎曲破壞特點(diǎn)的破壞形態(tài)時(shí)，才會(huì)處于主導(dǎo)地位。鋼筋混凝土短柱變形性能的改善，關(guān)鍵在于破壞形態(tài)的轉(zhuǎn)變。因此，芳綸纖維布通過(guò)協(xié)助箍筋共同承受剪力來(lái)提高構(gòu)件變形能力是其主要作用。
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