碳纖維布加固橋梁受力分析
碳纖維布新材料的發(fā)現(xiàn)是土木工程發(fā)展新的推動(dòng)力，碳纖維布加固法也被視為梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)、提高承載能力，尤其是當(dāng)高度受限制時(shí)的優(yōu)選加固方法，其施工工藝亦較簡單。今天，我們就來探討一下碳纖維布加固橋梁受力的特點(diǎn)。
1.將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上,使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力,以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布保證在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力,且改變原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度小。
2.沿橋梁的主拉應(yīng)力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設(shè)置錨固端,可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大,提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。
3.應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋,因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時(shí),在提高受彎承載力的同時(shí)還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時(shí),構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐摹＿€因碳纖維為完全彈性材料,它與鋼筋共同工作會(huì)減弱鋼筋塑性性能,碳纖維布用量過多,構(gòu)件延性將有所降低。
4.碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)物后破壞形式變化為突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2/3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算,不能按普通鋼筋混凝土考慮。
5.碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機(jī)理類似箍筋,同時(shí)還能明顯改善構(gòu)件的變形性能,增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。

碳纖維布加固和傳統(tǒng)加固的區(qū)別
碳纖維布樓板帶來建筑行業(yè)的全新時(shí)代傳統(tǒng)的建筑加固的方式無非就是加厚建筑的表層，這種做法不僅僅對(duì)于建筑的整體加固性并沒有非常明顯的效果，還會(huì)因?yàn)榧庸痰臅r(shí)候使用太多的材料，導(dǎo)致加固的成本過高，操作比較不簡便，在未來的使用中，也會(huì)因?yàn)楸Ｙ|(zhì)期時(shí)間太簡短，所以就會(huì)有更多的工程在選擇加固材料的時(shí)候，都會(huì)選擇碳纖維加固。可以說是開啟了建筑兼顧行業(yè)的全新模式，今天就帶領(lǐng)大家了解一下這種全新模式的優(yōu)點(diǎn)，你準(zhǔn)備好了嗎？
1、在施工的過程中，碳纖維更節(jié)省空間；2、碳纖維加固施工步驟簡單容易操作，在現(xiàn)場并不需要設(shè)立固定的措施；3、碳纖維施工質(zhì)量可以得到保證；4、碳纖維加固技術(shù)是在不增加樓層本身重量的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固的，因此它更加的安全和耐用；5、在防腐蝕方面，使用碳纖維加固技術(shù)的建筑項(xiàng)目更勝一籌。
碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。
目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時(shí)廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)；混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固；隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固；受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固；之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
所有進(jìn)場材料，包括碳纖維材料和膠結(jié)材料，必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。碳纖維材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲(chǔ)存。各工序的施工質(zhì)量，由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督，每一道工序完成后提請技術(shù)員檢查、認(rèn)可后，才能進(jìn)行下道工序。
涂底層涂料
涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂，嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。溫度低于7℃，相對(duì)濕度RH<85%，混凝土表面含水率在8%以下，無結(jié)露現(xiàn)象時(shí)，必須使用改性環(huán)氧樹脂。
構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)
構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整，膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的不平糙紋，應(yīng)再用砂紙磨平。
粘貼碳纖維
①貼碳纖維材料時(shí)須符合下述條件：
a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。
b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。
c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥（樹脂表面達(dá)到固化硬結(jié)）。
d、粘結(jié)樹脂的類型與施工時(shí)的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。
b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。
c、對(duì)于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10個(gè)可認(rèn)為合格；若每平方米在10個(gè)以上，則認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。對(duì)于直徑在30mm以上的空鼓，只要出現(xiàn)，即認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。
d、順纖維方向搭接長度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯(cuò)開至少50cm。
e、碳纖維材料規(guī)格，粘貼位置、長度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。
碳纖維布技術(shù)參數(shù)
當(dāng)然，如果要是選擇碳纖維加固價(jià)格上面也會(huì)有更多的優(yōu)勢，減少工程維護(hù)中的成本，還能夠大幅度提高工程的質(zhì)量，碳纖維布加固的價(jià)格按照每平方來計(jì)算，一般碳纖維布加固的價(jià)格主要看碳纖維布和碳纖維膠水的質(zhì)量，在一個(gè)要看施工的難易程度了，這兩方面決定了碳纖維布加固的價(jià)格。
一般市場上碳纖維加固的價(jià)格在220--400之間，因此這才是現(xiàn)在的所有的加固方式中值得進(jìn)行選擇的產(chǎn)品，作為開發(fā)商，投資的回報(bào)率也會(huì)相對(duì)高很多，也能夠在居民的生活中有更多的更好的效果。

碳纖維布加固技術(shù)在建筑上的應(yīng)用
目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式，成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu)，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足，影響正常使用和安全運(yùn)行，須對(duì)其進(jìn)行加固處理；加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想，致使加固維修問題更為突出，己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：投資少、工期短、省空間，這些都會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，特別是時(shí)間和空間的節(jié)省，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講，在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障，還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用，緩解人力、物力、資金緊張的情況，使資金投到需要的地方。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視，人們在長期地研究與實(shí)踐過程中，形成了多種加固方法，傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①：
1）增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積，來提高構(gòu)件承載力，同時(shí)加大截面剛度，增強(qiáng)抗震能力，工藝簡單，適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場濕作業(yè)多，施工周期長，對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大，如：減小使用空間，增加結(jié)構(gòu)自重等。
2）外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角，對(duì)構(gòu)件的截面和外觀影響較小，較大幅度地提高承載力，施工簡單，工作量小，增大延性，適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu)；缺點(diǎn)是用鋼量較大，抗腐蝕性和耐久性差，費(fèi)用高。
3）預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固，降低應(yīng)力水平，提高承載力，幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差，且對(duì)施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4）增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度，從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力，提高承載力，并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局，使用功能受到限制。
5）托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法，改造時(shí)間短、費(fèi)用低，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6）粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間，施工簡單快速，濕作業(yè)量小，但對(duì)構(gòu)件工作環(huán)境有要求，環(huán)境溫度不高于60℃，相對(duì)濕度不大于70%，無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多，且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對(duì)其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入，這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞，其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料（Carbo<em></em>nFiber Reinforced Plastics，下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)），具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的，早應(yīng)用于航空航天，國外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室，日本、韓國和美國緊隨其后，碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較，碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在③：
1）強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì)，抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa（是普通鋼材的10倍左右），彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來提高承載力，以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性，從而達(dá)到加固的目的。
2）耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性，致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕，有良好的耐腐蝕性和耐久性，而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用，間接增加了混凝土保護(hù)層，從而達(dá)到雙重效果。
3）不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕，厚度薄，粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸，不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4）適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料，可以方便地裁剪，所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型（如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等）、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（梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等），且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5）施工便捷高效
碳纖維布加固，無大型機(jī)具，沒有濕作業(yè)，占用場地少。施工工效高，粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證，碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟，易貼附，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整，也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn)，為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持，決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而，隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí)，也存在著不足：
1）拉伸彈性模量相對(duì)于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上，而其彈性模量只有230GPa左右，高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度，碳纖維布需相當(dāng)大的變形，當(dāng)與鋼筋共同工作時(shí)，鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度，從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度，且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2）混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的，超過極限應(yīng)變后，粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫，隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展，后發(fā)生剝離破壞，所以粘貼CFRP片材加固有其限度，過量粘貼會(huì)導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用，并且在構(gòu)件承受較大荷載時(shí)容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面，當(dāng)試件的表面有一定的曲率時(shí)，CFRP在受拉的同時(shí)還會(huì)承受一個(gè)由曲率帶來的剝離應(yīng)力，這也會(huì)加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3）無屈服點(diǎn)，為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料，沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn)，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆，為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對(duì)比
現(xiàn)代建筑中，粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多，此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比：
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)，厚度為0.111-0.167mm，抗拉強(qiáng)度高，為普通鋼材的8-10倍，但各向異性，即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低；施工更為簡便，施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性，受力性能好；施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具，施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展，各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注，如何在確保安全的前提下，低投資帶來高回報(bào)，成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例，新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整，對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求，如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求，盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失，都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步，新的加固材料、新的加固技術(shù)，必將為建設(shè)注入新的色彩。

碳纖維布加固施工材料的報(bào)價(jià)受到哪4個(gè)方面的影響？
目前，在眾多加固工程中都會(huì)優(yōu)先使用碳纖維布加固材料，碳纖維材料質(zhì)量優(yōu)勝，施工難度較低，而且裁剪方便，諸如此類的優(yōu)點(diǎn)還有很多，碳纖維材料分為兩種，一種是碳纖維布，還有一種是碳纖維板，現(xiàn)在使用頻率較多的是碳纖維布。
碳纖維布加固材料的施工報(bào)價(jià)受到多個(gè)方面因素的影響，接下來的時(shí)間，小編就來帶著大家一起走進(jìn)碳纖維布，看看具體都是哪些因素影響的碳纖維布加固材料的施工報(bào)價(jià)。
一、碳纖維布的規(guī)格
碳纖維布的規(guī)格較多，由于每個(gè)客戶的使用需求都有所不同，對(duì)碳纖維布材料的尺寸大小要求也有特殊的要求，故而廠家為了迎合更多消費(fèi)者的需求，會(huì)生產(chǎn)多種規(guī)格的碳纖維布，以期盡可能滿足更多客戶的購買需求。不同規(guī)格的碳纖維布材料其市場售價(jià)也是不同的，一般情況下，在其他條件不變的情況下，碳纖維布的價(jià)格和其面積大小也有一定的關(guān)系。
二、粘貼層數(shù)
一般情況下，我們在粘貼碳纖維布時(shí)會(huì)粘貼2到3層，粘貼的層數(shù)不同，材料成本和工人工資成本也都是不同的，如果是按照單位粘貼面積收費(fèi)，粘貼三層比粘貼兩層的施工費(fèi)用要多30%左右。
在加固施工的過程中，具體粘貼幾層碳纖維布材料，要看施工現(xiàn)場的實(shí)際需求，有些質(zhì)量問題嚴(yán)重的建筑物，粘貼2層碳纖維布無法實(shí)現(xiàn)加固目標(biāo)，對(duì)此只有粘貼3層碳纖維布，確保能夠保證終的加固質(zhì)量。
三、材料質(zhì)量等級(jí)
所有的加固材料質(zhì)量都分為三六九等，即使是同一價(jià)格區(qū)間的碳纖維布，不同廠家生產(chǎn)的碳纖維布價(jià)格也存在較大的差異，不管客戶對(duì)加固施工質(zhì)量的要求如何？都要避免使用劣質(zhì)的加固材料。
現(xiàn)在有很多商家會(huì)以次充好，以圖蒙混過關(guān)，如果是對(duì)碳纖維布材料不懂行的門外漢前去采購，很有可能會(huì)上當(dāng)受騙。施工單位安排的采購專員，務(wù)必是經(jīng)驗(yàn)豐富的材料檢驗(yàn)專家和談判專家，確保花費(fèi)少的資金，購買到質(zhì)量的碳纖維布。
四、客戶的加固需求
不同的客戶對(duì)加固的要求不同，這也與建筑物的使用功能有關(guān)，比如，如果建筑物是作為商業(yè)用途，或者作為居住用途，這兩種不同的用途，對(duì)其的加固要求也是存在差異的。
很多客戶在和施工單位取得聯(lián)系時(shí)，都想要時(shí)間知道施工報(bào)價(jià)，其實(shí)影響建筑物進(jìn)行加固維護(hù)終的報(bào)價(jià)因素較多，施工單位也只能給出一個(gè)大概的報(bào)價(jià)范圍。如果客戶確定要對(duì)建筑物做加固施工，還是找一家等級(jí)較高、知名度較高、口碑優(yōu)勝的加固施工單位，選擇這類施工單位，雖然后給出的施工報(bào)價(jià)會(huì)相應(yīng)較多一些，不過，終的施工質(zhì)量也能夠讓客戶滿意和認(rèn)可。