碳纖維布加固之大偏心受壓構(gòu)件
在鋼筋混凝土建筑及橋梁中，偏疼受壓構(gòu)件的使用較多，如梁橋中的墩身、柱根底等。這類結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的一個一起特點(diǎn)是正截面上效果著軸心壓力和彎矩。
偏疼受壓構(gòu)件由于使用較多，在鋼筋混凝土中也是容易被損壞的構(gòu)件，一般情況下，偏疼受壓構(gòu)件的損壞特征如下：
當(dāng)相對偏疼距較大，且受拉鋼筋配筋率較小時，偏疼受壓構(gòu)件的損壞是由于受拉鋼筋首先到達(dá)屈從強(qiáng)度而導(dǎo)致受壓混凝土壓碎，這一損壞稱為大偏疼受壓損壞。其接近損壞時有顯著的征兆，橫向裂縫展開顯著，構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。
當(dāng)相對偏疼距較小，或雖然相對偏疼距較大，但構(gòu)件配置的受拉鋼筋較多時，就有可能首先使受壓區(qū)混凝土先被壓碎。在通常情況下，接近軸力效果一側(cè)的混凝土先被壓壞，受壓鋼筋的應(yīng)力也能到達(dá)抗壓規(guī)劃強(qiáng)度；而離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋仍可能受拉但并未到達(dá)屈從，但也可能仍處于受壓狀況。臨損壞時，受壓區(qū)高度略有添加，損壞時無顯著征兆。這種損壞屬于小偏疼受壓損壞。
在目前的鋼筋混凝土加固辦法中，用張貼碳纖維布的辦法加固大偏疼受壓構(gòu)件使用廣泛。該辦法是經(jīng)過配套碳纖維膠將碳纖維布張貼于構(gòu)件之上，到達(dá)加固補(bǔ)強(qiáng)的效果。選用碳纖維布加固大偏疼受壓構(gòu)件需要注意的是：
當(dāng)選用碳纖維布加固大偏疼受壓的鋼筋混凝土柱時，應(yīng)將碳纖維布張貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊際混凝土外表，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸線方向共同。這是由于碳纖維布不能接受壓力，只能考慮其抗拉效果，因而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將碳纖維布的受力辦法規(guī)劃成僅接受拉應(yīng)力效果。
別的，在大偏疼受壓構(gòu)件加固核算中，對碳纖維布之所以不考慮強(qiáng)度利用系數(shù)，是由于在實(shí)踐工程中絕大多數(shù)偏疼受壓構(gòu)件均處于受壓狀況。因而，在承載能力極限狀況下，受拉側(cè)的拉應(yīng)變是從受壓側(cè)應(yīng)變轉(zhuǎn)化過來的，故不存在拉應(yīng)變滯后的問題，亦即以為碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮。

在認(rèn)識碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制品時，很多人看到具有碳纖維紋路的制品感覺就是酷，具有時尚科技感。今天我們就來探討不同碳纖維紋路來做碳纖維復(fù)合材料制品有什么不一樣。
碳纖維在復(fù)合材料中起到承載載荷的作用，外界作用于CFRP復(fù)合材料上的力都會經(jīng)塑料傳遞給碳纖維，所以對CFRP復(fù)合材料的破壞首先要破壞碳纖維。
那么對碳纖維的破壞基本可分兩種，一種是平行于碳纖維方向的拉伸力，這個力會將碳纖維拉斷，所以要求碳纖維具備較高的拉伸強(qiáng)度；另一種是剪切力，這個力垂直于碳纖維方向，要求碳纖維具備較高的抗剪切強(qiáng)度。可惜在所有碳纖維供應(yīng)商產(chǎn)品性能參數(shù)一欄里都沒有出現(xiàn)碳纖維剪切強(qiáng)度的表述。這是因為首先碳纖維剪切強(qiáng)度很小，另一方面碳纖維本身屬于一維材料，在直徑尺度很小，對碳纖維制品的任何剪切力都可以分解成不同方向碳纖維的拉伸力。
有了這個概念，那么進(jìn)行復(fù)合材料制品設(shè)計過程中，盡可能了解制品的受力情況，然后對制品的纖維排布方向進(jìn)行針對性的優(yōu)化，盡可能的使作用于碳纖維復(fù)合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力，因為拉伸強(qiáng)度高是碳纖維的優(yōu)勢，以己之長攻彼之短嘛。二維的編織布是制造碳纖維復(fù)合材料制品和預(yù)浸料的原料，也是進(jìn)行纖維排布方向優(yōu)化的基礎(chǔ)。那么對不同碳纖維布編制方向的了解將會有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計。
平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)多，使織物堅牢、耐磨、硬挺、平整，但彈性較小，光澤一般，平紋織物密度不可能太高，較為輕薄，耐磨性較好，透氣性較好，布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài)，纖維彎曲點(diǎn)比較多，在受拉伸過程中伸長率較高。同時由于相鄰兩根經(jīng)紗和相鄰兩根緯紗交織點(diǎn)位置由于纖維束的滑動出現(xiàn)眼孔。平紋編織的變種形式也很多，比如12K經(jīng)紗與1K緯紗混合編織。由于經(jīng)線和緯線方向上纖維束的反射光不同，因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的外觀，類似于國際象棋的棋盤。
斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路（如圖3、4），這個紋路方向上并不存在纖維束，而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小，纖維束浮長增大，同時相鄰兩個纖維束錯開一個編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感，用來做汽車改裝制品，比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續(xù)的經(jīng)交織點(diǎn)（或緯交織點(diǎn)）在組織循環(huán)中有規(guī)律的均勻分布如圖（5、6），這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長，交織點(diǎn)較少，它們雖形成斜線，但不是連續(xù)的，相互間隔距離有規(guī)律而均勻，此纖維布結(jié)構(gòu)形式稱為緞紋組織。緞紋纖維布經(jīng)紗和緯紗至少隔三根才交織一次，因此這種編織結(jié)構(gòu)使織物密度更高，因而纖維布更加厚實(shí)。這種緞紋纖維布表面平滑勻整，質(zhì)地柔軟，富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強(qiáng)度低于平紋和斜紋。
這三種編織形態(tài)由于碳纖維束受到彎曲和其他纖維束的影響造成碳纖維布的強(qiáng)度有差異，而且表征碳纖維編織布強(qiáng)度會有拉伸力、撕扯力、頂破力、彎曲力等，這些也是隨著編織方式的不同各有差異?？傮w來說在碳纖維束排布方向上的拉伸強(qiáng)度與纖維強(qiáng)度和纖維摩擦力相關(guān)。而與纖維束不同的方向上的拉伸力則與纖維的編織形態(tài)關(guān)系較大了，一方面這一拉伸力可分為纖維平行方向和垂直方向上的力，平行方向的力要求纖維強(qiáng)度高，垂直方向上的力則與編織形態(tài)對纖維束的阻力有關(guān)了。
東華大學(xué)紡織學(xué)院在研究編織結(jié)構(gòu)對織物強(qiáng)度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強(qiáng)度方面則有緞紋>斜紋>平紋。不過單獨(dú)研究編制結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的影響有一些片面，需要綜合基體材料及制品受力情況來考量。
本文說論述碳纖維布的概念屬于狹義范疇，碳纖維布有編織類的，就像我們今天將的平紋、斜紋、緞紋編織；類的，像薄氈和無紡布；還有一種無緯布，就是整個纖維布的纖維排布在一個方向上，這在預(yù)浸料中很常見，靠網(wǎng)胎和樹脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們設(shè)計復(fù)合材料的基礎(chǔ)，根據(jù)受力情況優(yōu)化某一方向上纖維束的排布方向是關(guān)鍵，可設(shè)計性是復(fù)合材料得以存在的優(yōu)勢，國內(nèi)復(fù)合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應(yīng)該更深。

碳纖維材料的加固優(yōu)勢介紹
現(xiàn)在很多加固工程在選擇施工材料時多會選擇碳纖維材料，碳纖維材料和其他多種加固材料有著明顯的不同，相比較而言，碳纖維材料更具有加固優(yōu)勢，存在經(jīng)濟(jì)性高、適用面廣、操作步驟簡單等多種優(yōu)勢，基本各類加固工程的施工環(huán)節(jié)都會優(yōu)先選擇并使用該類加固材料，碳纖維加固材料具體有哪些加固優(yōu)勢表現(xiàn)呢?接下來的時間，小編就站在專業(yè)的角度，來為大家詳細(xì)解答。
一、施工便利性強(qiáng)，易于掌握施工要點(diǎn)
碳纖維材料主要有兩種，其一是碳纖維板，其二是碳纖維布，目前，在加固工程中，兩種類型的碳纖維材料都比較常用，在施工環(huán)節(jié)，使用碳纖維材料易于掌握施工要點(diǎn)，施工操作簡單，施工的便利性強(qiáng)，即使是毫無施工經(jīng)驗的新手施工也能保證加固效果。
二、施工可行性高，不受到周邊環(huán)境的干擾
并不是所有的加固材料適用性均較強(qiáng)的，有些加固材料在某些特定的加固工程并不適用，一旦隨意使用，將會直接影響到加固質(zhì)量，也會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。碳纖維材料卻不存在這些問題，和其他的加固材料相比，碳纖維材料的優(yōu)勢表現(xiàn)還是十分明顯的，施工可行性相對較高，施工結(jié)束后也不會對周邊環(huán)境造成干擾影響，是優(yōu)質(zhì)的，且客戶較為認(rèn)可并會時間選擇的加固材料。
三、市場價格較低，降低施工材料成本
和鋼板等加固材料相比，碳纖維材料的市場銷售價格相對較低，使用碳纖維材料加固建筑物，即使需要使用的總量較多，也能有效降低施工成本。
四、實(shí)用性較強(qiáng)，加固壽命相對較長
對于客戶來說，當(dāng)加固工作結(jié)束之后，他們不僅會關(guān)注加固質(zhì)量，也會重點(diǎn)關(guān)注加固壽命，使用鋼板以及混凝土等施工材料加固建筑物，加固壽命都是十分有限的，然而，碳纖維材料的使用壽命卻高達(dá)50年以上，這也是碳纖維材料和眾多加固材料相比較后，所存在的一大優(yōu)勢，對于住宅類使用年限較長的建筑物，在加固時，如果施工現(xiàn)場允許，碳纖維材料可以作為的加固材料。
五、操作步驟簡單，沒有施工難點(diǎn)
對于施工單位來說，雖然他們有著資深的施工經(jīng)驗，不過，不同類別的加固材料所存在的施工難點(diǎn)不同，故而，施工單位在加固施工時所需要掌握的施工要點(diǎn)以及需要注意的施工細(xì)則方面都是不同的，碳纖維材料施工時操作步驟簡單，施工難度較低，易于掌握加固施工的整體步驟，有效保證加固質(zhì)量。
以上幾點(diǎn)就是小編為大家整理的關(guān)于碳纖維材料的加固優(yōu)勢所在，其實(shí)，碳纖維材料近幾年的應(yīng)用頻率較高，對于客戶而言，碳纖維材料具有較多的選擇優(yōu)勢，也是值得選購的優(yōu)質(zhì)加固材料。

在之前的文章中，我們多次談到粘鋼加固與粘貼碳纖維布加固都可以提高原有建筑結(jié)構(gòu)的承載力，但這兩種方法對建筑承載力的提升效果如何，我們就不得而知。通過查閱整理相關(guān)的技術(shù)資料，將粘鋼加固與碳纖維布加固與大家進(jìn)行分享，希望對大家會有所幫助。
粘鋼和粘貼碳纖維布加固法其加固原理基本相同，都是通過結(jié)構(gòu)膠粘劑將薄鋼板和碳纖維材料粘貼在原構(gòu)件表面，使之成為一個整體共同受力提高原有構(gòu)件的承載力。
從施工方面來說，粘鋼或粘貼碳纖維布的厚度不宜太厚。對于粘鋼來說，其粘貼鋼板的加固量對受拉區(qū)和受壓區(qū)，分別不應(yīng)超過3層和4層，并且要保證鋼板的總厚度不應(yīng)超過10mm；粘貼碳纖維布的加固量對于預(yù)成型板來說，不應(yīng)超過2層，對濕法鋪層的織物不宜超過4層。超過4層時，則應(yīng)考慮采用碳纖維板進(jìn)行加固，并采取可靠的加強(qiáng)錨固措施，確保結(jié)構(gòu)安全。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用粘鋼或粘貼碳纖維布加固時，其正截面的受彎承載能力提高幅度，不應(yīng)超過40%，并應(yīng)驗算其受剪承載力，避免因受彎承載力提高后而導(dǎo)致構(gòu)件受剪破壞先于受彎破壞；其目的是為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，也是為了強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”設(shè)計原則的重要性。
由此看來，粘鋼和粘碳纖維布加固方法并不能無限提高建筑物的承載力，在對建筑物進(jìn)行加固處理時，我們必須按照混凝土結(jié)構(gòu)加固原則對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定并依據(jù)鑒定結(jié)果選擇合理的加固方案，確保結(jié)構(gòu)安全。