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碳纤维加固钢结构适用性分析

2022-05-18 10:43:12

碳纤维加固钢结构适用性分析

 

钢结构即是以钢材为主制作而成的结构,其韧性好、强度高、自重轻,具有优良的抗震性能与承受荷载能力。钢结构在我国经济中占据着重要的地位,无论是在工业与民用建筑物、构筑物中,还是桥梁隧道等工程结构,都存在大量的钢结构。

 

 

钢结构应用范围广,所处环境也复杂多变。有些结构长期处于腐蚀的环境中,有些结构长期承受周期性荷载的作用,还有些长期处于高温高压的服役状态等,复杂多变的环境会导致钢结构出现性能的劣化,长期积累会导致失效。出于安全角度考虑,同时保证经济性,就必须对钢结构进行修复加固,钢结构需修复加固的常见原因主要如下:

 

若钢结构出现上述情况之一,我们就需要采取相应措施对其加固修复。钢结构的加固中最常用的方式是将钢板焊接、螺接、铆接至结构损伤部位,这些方式在一定程度上的确能够改善缺陷部位的受力情况,然而却可能在施工过程中为钢结构带来新的安全隐患,造成更严重的经济损失。因此,为了保障钢结构安全,必须在钢结构加固中采取更加高效、稳定的施工方法。

 

与钢结构类似,钢筋混凝土结构在使用过程中,也会出现需要加固的情况,而二者不同的是,钢筋混凝土结构加固已经形成多种成熟工艺,可根据多种不同情形灵活运用。其中代表性的加固方法,非碳纤维加固莫属。碳纤维布轻质高强,施工简便的特性,令其在混凝土加固中备受关注,在混凝土梁、板、柱、桥墩等工程结构中均能看到碳纤维的身影。碳纤维的优质性能,也令其在钢结构加固中得到了关注,那么碳纤维在钢结构加固中效果如何呢?

 

我们都知道,碳纤维加固能在混凝土结构中起到作用,是由于碳纤维与混凝土形成整体,在荷载继续增加时,能够与混凝土形成整体共同受力,分担混凝土结构承受的荷载以提高结构承载力。这其中存在两个重点:一,要求碳纤维自身强度必须有保障;二,碳纤维必须与基材形成整体共同受力,二者缺一,碳纤维加固都将无法生效

 

事实上,将碳纤维用于钢结构中,同样需要注意上述两点,自然不必说,而第二点,却是影响碳纤维在钢结构中运用的重要因素。碳纤维在对钢结构进行加固时,由于基材的不同,相较混凝土结构易发生粘接破坏,致使碳纤维无法充分发挥强度。大量实验也能证明,碳纤维复合材端部是应力集中区域,碳纤维与基材间易发生剥离破坏。为了达到预期的加固效果,碳纤维复合材端部必须采取锚固措施。

 

 

时至今日,碳纤维复合材的性能还在不断的提升中,例如固诺碳纤维布已经能够达到3800MPa至4000MPa,能够为钢结构加固提供越来越强大的支持。随着材料的不断优化、突破,粘贴碳纤维复合材加固必将用于更多、更全面的钢结构,为更多的结构安全保驾护航。


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