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预应力加固技术与碳纤维复合材料的性能与介绍

预应力加固结构的技术是自20世纪末开始研究的一项新型补强技术，在传统粘贴加固技术上取得了重大突破，它能充分利用碳纤维复合材料的高抗拉强度，避免碳纤维过早剥离的现象，有效地提高结构的强度与刚度，达到减小结构原有裂缝宽度和限制裂缝的形成与发展的效果，显著提高结构的工作性能。5、粘接***，在达到正截面极限承载力前，碳纤维片材与混凝土产生剥离***。其原理与粘贴钢板加固相似，均是在结构的受拉侧粘贴抗拉材料，以起到与结构共同受力，增强配筋的作用。

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分一拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。7、粘贴碳纤维板系统在张拉完成后，紧固张拉端螺母，卸掉千斤顶，通过自反力装置将压板顶至梁底，使碳纤维板与梁底紧密贴合，拧紧压板螺母，完成碳纤维板的粘贴。

1、预应力加固碳纤维复合材料

预应力碳纤维板弹性模量低而拉伸强度高，充分发挥需要1.5%以上的拉伸变形，而通常构件的变形限制所允许的表面应变远远小于这一变形，当加固钢筋混凝土结构时这一缺陷更加明显，钢筋的屈服变形仅为0.18%，即使在不考虑钢筋初始变形的条件下钢筋屈服时碳纤维所发挥的强度也不到12%，因此采用传统粘贴方式进行碳纤维加固时，碳纤维的高强度性能仅能被利用到很少的一部分，大部分的材料强度在结构的正常使用极限状态内都无法正常发挥，预应力加固技术可使碳纤维板在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高的应力水平，预先发挥了一定的强度，从而实现了其高强性能的充分利用。碳纤维加固预应力碳纤维板即碳纤维加固补强单向板材，采用碳纤维原料与良好基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能，预应力碳纤维板在前者已有特性上提高了结构构件的开裂荷载、屈服荷载。也就是说如果Mb与M0差值较小，碳纤维抗弯加固的作用是有限的，粘贴更多的碳纤维也不能提高抗弯能力，而只能导致规范不允许的超筋截面。改善使用荷载下的性能。

双层预应力碳纤维板加固施工工艺

预应力碳纤维板加固系统由三部分组成：锚具、碳纤维板、结构胶。锚具实现碳纤维板的张拉和固定、结构胶使碳纤维板和被加固的构件形成一个共同受力的整体。2、按设计要求对破损面钢筋处理后用环氧树脂裂缝胶进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm。用预应力加固技术的碳纤维板能使板材内部的碳纤维在承担结构传递荷载应力之前处于较高的应力水平，预先支配了一定程度上的强度，进而实现高强性能的发挥。

1、安装锚固底座

本加固方法需要在梁底安装锚固底座，用于固定碳纤维板张拉系统。在锚固底座对应位置埋入配套的高强螺栓，将锚固底座安装上去并用配套螺母固定。

2、梁底混凝土表面处理

在锚固块安装完全后，在混凝土表面上划出两个锚固快的中心位置连线，连线左右各30mm范围内为预应力碳纤维板粘贴位置，对这些粘贴位置的混凝土表面处理利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不沾物清除干净，使混凝土表面平整、干燥无粉尘。⑦施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。

3、加固用碳纤维板系统的制作

在碳纤维板系统制作之前，量测两锚固端之间的距离，确定碳纤维板的下料长度；为了保证预应力碳纤维布与混凝土之间的设计间隙，实现碳纤维布受力张拉时平直均衡无阻碍，对混凝土高凸面应采用金刚石打磨片打磨，对混凝土低凹面应采用环氧修补胶修补。用酮擦拭锚固用的波形锚，并将锚固范围内的碳纤维板也擦拭干净；配置碳纤维板粘胶剂，涂抹在碳纤维板定范围内，将2层碳纤维板一层一层放入锚具内，在放置的过程中注意碳纤维板的中线应于波形锚的中线相对应；然后用电动扳手均匀拧紧螺母，即完成碳纤维板系统的制作。

4、加固用碳纤维板系统的安装

加固用碳纤维板系统通过高强螺杆及弧形转向块与锚具底座相连接，弧形转向块能使碳纤维板受力在同一直线上。安装时应轻拿轻放，尽量不要使碳纤维板受到碰撞，以免损坏碳纤维板。

5、涂抹碳纤维板胶

用酒精擦拭粘贴用碳纤维板的表面，在两层碳纤维板之间及上层碳纤维表面涂抹粘贴碳纤维板胶。

6、张拉预应力碳纤维板系统

将张拉用千斤顶及反力板安装在张拉端，在碳纤维板***胶涂抹好后，按照0%-10%-20%-50%-的程序进行预应力张拉，每张拉一级后进行伸长位移测量，并计算实际伸长量，误差控制在6%以内。

7、粘贴碳纤维板系统

在张拉完成后，紧固张拉端螺母，卸掉千斤顶，通过自反力装置将压板顶至梁底，使碳纤维板与梁底紧密贴合，拧紧压板螺母，完成碳纤维板的粘贴。

碳纤维加固桥梁时需要满足哪些要求

1、构件承载力要求

桥梁中很多构件都是需要承载重量的，加固材料会对这些构件受弯处的承载力造成些许影响，使用的碳纤维层数若是太多就会改变构件的承载力。在碳纤维加固桥梁的时候，要想避免改变构件的承载能力，就要确保构件的承载力满足规定的要求。

2、截面积要求

桥梁加固公司在为桥梁进行局部加固处理的时候，首先需要满足的一个要求就是截面积的尺寸。因为在做加固的时候通常是作用于桥梁当中的一些原构件，如果这些原构件的截面积尺寸不符合规定当中的下限要求就难以发挥出理想的加固作用。

3、受压区的高度要求

桥梁在建造时会使用钢筋混凝土，其中有些钢筋需要有一定的弯曲度，那在弯曲的地方就会承受比较大的载荷。在对这些受弯构件做碳纤维加固桥梁的时候弯曲部位的受压区就要满足高度方面的要求，受压区的体积配箍率和配筋率等方面也都要满足一定的要求。

桥梁是重要的交通枢纽来的，可以维系城市的交通秩序，起到很好的交通分流作用。