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简述碳纤维增强复合材料在桥梁加固工程中的应用

导读:
碳纤维增强复合材料在桥梁加固工程中的应用摘要 文中在简单描述了CFRP的优点基础上,分析了CFRP材料在桥梁加固工程中的应用情况,并且指出了此项材料使用在桥梁工程中遇到的理由,以及CFRP材料在桥梁加固工程上的并且简单介绍了未来的应用前景。
  关键词 碳纤维复合材料 桥梁加固 粘贴
  2306-1499(2013)22-0155—1
  1.碳纤维增强复合材料的特点与桥梁加固的优点
  1.1CFRP材料的特点
  碳纤维增强复合材料(CFRP),具有自身重量轻,强度高、耐腐蚀性好以及抗疲劳性强的优点,并且在施工中操作更加简单。
  1.2CFRP材料加固桥梁的优点
  CFRP材料加固桥梁优点显著,使用CFRP材料加固结构主要是将其粘贴在或者是植入结构组织的受拉区表面,通过使用其超高性能抵抗结构中承受的拉应力。和粘贴钢板加固工程相比,粘贴CFRP材料加固桥梁具有以下几方面的特点:(1)施工操作便利,不需要使用一些大型的工程机械,对环境要求不高,占用施工场地面积较小。(2)效率高强度高。其自身强度较高,在加固修补混凝土结构操作中此项优点能够完好发挥。强化结构的组织应力,转变受力方式,完成高效加固的修补目标。此项操 抗震加固与补强方面的作用十分重大。(3)良好的耐腐蚀性与耐久性,通过相关的研究实验证明,CFRP材料在加固修补混凝土结构时耐腐蚀性与耐久性较强,对于强酸盐碱物质的抵抗能力较强。(4)施工质量有保证,因为CFRP材料在固化之前较为柔软,就算是加固的结构表面并不平整,基本上也可以实现100%的有效粘贴率。除此之外就算是粘贴固化之后,发现表面存有气泡,修补起来也是非常的方便,只需要将树脂注射进气泡当中,占据气泡的空间就可以了。但是粘贴钢板却难以达到有效的100%的粘贴率。(5)加固成本低,经过相关研究证明,使用CFRP材料取代传统钢板的桥梁加固,能够节约大概1/4的资金成本。
  2.CFRP材料在桥梁加固工程中的应用
  碳纤维使用在混凝土结构加固工程中,是从上个世纪70年代开始的,当中粘贴CFRP桥梁加固技术初次使用是在上个世纪90年代。经过长时间的发展研究,一些发达国家已经取得了不俗的发展成果,技术操作已经相对成熟。
  但是我国在此方面的起步较晚,不管是理论研究还是实践操作,都缺少相关经验支持。伴随着碳纤维技术使用的广泛开展,我们尤其需要加深对碳纤维加固混凝土结构的具体操作性能有更好的研究与理解。
  2.1CFRP材料加固工艺的操作流程与操作要点
  CFRP材料加固结构技术使用的是碳纤维复合材料的特点,把CFRP材料粘贴在组织结构的表面,从而达到结构加固的强化效果。主要的操作流程可以参见下图。
  虽然CFRP材料加固工艺并不复杂,但是对于施工要求却相当严格,其主要的施工要点包含了以下几方面的内容:(1)进行加固工作前需要了解各项加固结构的详细参数,因为不同的参数对构件极限的承载力以及破坏程度都有较大影响,只有掌握了各种数据,设计工作才能够保证井然有序。(2)在实际工作的结构加固操作中,纤维是一次受力,有相应的应变滞后现象,所以在进行加固组织结构施工的过程中需要根据设计的相关要求减轻负重,抵消或者降低组织构件已经出现的裂缝与变形,提高碳纤维的利用效率,保证碳纤维能够在最短的时间内加入到实际的工作中去。(3)混凝土表面的处理程度会对加固的效果产生的影响。可以选择使用钢丝刷对混凝土的表面进行清理,除去灰尘以及混凝土碎屑,显示出混凝土干净的表面;使用砂轮机将表面完成打磨操作,并且除去剩下的混凝土粉末,在底层涂上一层粘结剂,涂抹之前需要先用丙酮将其清洗一遍。
  2.2 CFRP材料运用在我国的桥梁加固工程中
  我国真正开始使用CFRP材料在桥梁加固工程中,是从上个世纪90年代后期开始的。分析这些年的应用情况,可以发现CFRP材料用在桥梁工程的频率简述碳纤维增强复合材料在桥梁加固工程中的应用越来越多。像是南京机场路高架桥空心板的补强修复以及卢沟新桥的补强修复等等。所以,伴随着碳纤维材料广泛使用在桥梁结构加固工程上,我们需要更多的碳纤维材料加固理论支撑实际的操作。
  3.CFRP材料在实际桥梁工程运用中存在的理由
  碳纤维布取代传统的加固方式是历史发展的必定趋势,因为碳纤维布的成本及不断减少,并且相关的使用理论经验都有长足的发展进步。但是因为我国使用这项技术发展的时间较短,不管是经验或是数据理论都有待加强,这些客观理由造成CFRP材料在桥梁工程中的应用还有各种理由需要解决,总结主要的理由有以下几点。
  3.1 CFRP的抗疲劳理由
  特别是纤维薄布和砼组织界面的疲劳破坏与环境影响理由。现如今关于这项理由的研究在国际上还只是处于刚刚起步的阶段,我碳纤维增强复合材料在桥梁加固工程中的应用相关范文由写论文的好帮手http://www.wowa.cn提供,转载请保留 .国对于这项理由的研究也是近两年开始入手操作。
  3.2 CFRP材料的老化理由
  CFRP材料在大气下暴晒,或者受到了液体的浸泡和化学物质的侵蚀等等,会出现老化情况,这种老化会造成力学性能出现变化,因此研究出防止CFRP材料老化措施也是一项重点难点理由。
  3.3准则的确定
  现如今我国在碳纤维材料加固修补工作工作中,没有一整套统一的理论,以至于这项新的技术在推广过程中遭遇到相对严重的理由。因为没有统一的规章,各项理论都是零散存在,造成推广过程中阻力十分明显。
  3.4研制新型产品
  因为碳纤维和玻璃纤维相比,延展性不强,有较强的脆性,所以需要研究出碳纤维和其他纤维材料混合的新型纤维材料,不但能够增加组织结构的抗变形能力,提升其操作的延展性,而且因为其他纤维材料的成本不高,加固的成本也就可以明显降低。
  总而言之,碳纤维材料使用在桥梁工程应用中还存在着一系列的理由需要深入研究,将这些理由攻克后能够在理论操作和实际工程中都有更加长远的发展和改善。
  4.CFRP材料在加固工程中的应用前景
  和传统的桥梁加固方式相比,CFRP材料加固桥梁操作中,施工更加的便利,而且适应性能更强,抗腐蚀能力好,基本上不会增加自身结构的重量,不会造成原组织结构的损坏。这些优良技术会给桥梁加固修补带来巨大的变革,为桥梁加固工程开辟出更多更新的产业道路,保证桥梁加固技术能够取得长远的进步。
  另外,我国最近几年地震频发,震后粘贴碳纤维片材加固以及在震前就使用CFRP材料完成抗震性能的提升,能够良好的抵御地震带来的影响。
  伴随着CFRP材料性价比的稳步提升,以及各项操作工艺的成熟,未来的桥梁加固建设中,CFRP材料使用的范围将会越来越大。
  5.结语
  我国碳纤维加固桥梁技术发展的时间还很短,但是其优势是显而易见的,未来桥梁加固工程中使用CFRP材料是历史的必定需求。但是因为现如今我国的设计标准还不建全面,所以,需要更加深入的研究此项技术,保证CFRP加固技术能够为工程建设提供更大的支持。
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