四川淺談碳纖維加固可靠性分析

  碳纖維可成功地用于混凝土結(jié)構(gòu)的抗震、抗剪和抗彎加固。但應(yīng)該指出，由于碳纖維布加固結(jié)構(gòu)固有的一些受力特點(diǎn)，許多混凝土結(jié)構(gòu)問題不適于用碳纖維進(jìn)行加固，因此碳纖維加固公司對其適用性作出分析。
  1、剛度問題
  當(dāng)混凝土樓、屋蓋結(jié)構(gòu)由于剛度不足，導(dǎo)致變形過大、開裂嚴(yán)重而影響使用時，不適合用粘貼碳纖維布的方法加固。研究表明，對于梁、板等橫向受力構(gòu)件，當(dāng)用碳纖維進(jìn)行加固時，在正常使用極限狀態(tài)，碳纖維對結(jié)構(gòu)剛度的提高作用小于百分之十，或基本沒有提高。

  2、碳纖維抗彎加固的適用范圍

  當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)由于抗彎承載力不夠，采用碳纖維布進(jìn)行加固時，加固結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)一方面取決于原結(jié)構(gòu)的配筋情況，另一方面取決于碳纖維的用量。現(xiàn)假設(shè)原結(jié)構(gòu)為適筋構(gòu)件，則加固結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)可分為如下三種情況。
  ⑴碳纖維用量較少。破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎，受拉鋼筋屈服，碳纖維可以達(dá)到較高的拉應(yīng)變。
  ⑵碳纖維用量適中。破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎，受拉鋼筋屈服，碳纖維可達(dá)到某一中等拉應(yīng)變。
  ⑶碳纖維用量較多。破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土壓碎，受拉鋼筋屈服，碳纖維應(yīng)變很低。
  上述三種情況，第三種情況由于碳纖維用量大且強(qiáng)度利用率低，不宜采用。一種加固方法適用于截面高度較大的梁，另一種加固方法適用于截面高度較小的板或扁梁。這主要是由于對板或扁梁而言，在碳纖維未達(dá)到很高的拉應(yīng)變時，結(jié)構(gòu)就可能由于變形過大而破壞。具體界限取決于碳纖維極限拉應(yīng)變和加載方式。
  3、抗扭問題
  關(guān)于用碳纖維材料進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的抗扭加固，目前國內(nèi)外進(jìn)行的研究很少。從混凝土結(jié)構(gòu)的受扭破壞機(jī)理上看，不論使碳纖維的纖維方向垂直于軸線，還是平行于軸線，均可以約束扭轉(zhuǎn)斜裂縫的發(fā)展，起到一定的加固效果。
  但是，由于用碳纖維進(jìn)行加固時，一方面構(gòu)件裂縫已經(jīng)形成，裂縫分布已經(jīng)確定；另一方面由于碳纖維的極限應(yīng)變可高達(dá)10000με以上，而普通鋼筋應(yīng)變不到2000με即已屈服，若應(yīng)變加到4000με以上時混凝土裂縫寬度已開展很大，必然開始向其他表面發(fā)展，結(jié)構(gòu)即已接近破壞，而此時碳纖維所能達(dá)到的應(yīng)力可能還很低，因此碳纖維加固受扭構(gòu)件的效果有必要通過進(jìn)一步研究確定。