現(xiàn)如今鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷發(fā)展，越來(lái)越多的鋼結(jié)構(gòu)大樓進(jìn)入我們的生活，但是由于生產(chǎn)、制造、施工、使用環(huán)境等因素的影響，在鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中不可避免的存在著各種各樣的缺陷和損傷，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固方法是將鋼板焊接、螺栓連接或在損傷部位粘貼鋼板等方法。但是，這些方法或多或少都存在較多缺陷：
焊接加固缺陷：焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。雖然說(shuō)現(xiàn)代焊接技術(shù)已經(jīng)能做到內(nèi)外無(wú)缺陷焊接，但是如果焊縫一旦失穩(wěn)擴(kuò)展，就有可能使焊接部位斷裂，引發(fā)事故。
粘鋼加固：采用結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼在需要加固的部位，依靠結(jié)構(gòu)膠將其粘結(jié)在一起共同受力，提高結(jié)構(gòu)的承載力。
螺栓連接加固：其需要在損傷部位附近開(kāi)孔，削弱了截面，使之形成新的應(yīng)力集中區(qū)，使原螺栓出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，降低了結(jié)構(gòu)修補(bǔ)的效果。
以上幾種鋼結(jié)構(gòu)加固方法除了以上幾個(gè)缺陷，還有一個(gè)共同的缺陷：加固所選材料基本都為鋼材，在進(jìn)行加固處理時(shí)會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來(lái)過(guò)多的結(jié)構(gòu)自重，且鋼板不易裁剪成加固所需的形狀，安裝運(yùn)輸?shù)容^為困難，在加固完工之后，需對(duì)鋼材進(jìn)行防銹處理，以免鋼材生銹對(duì)結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)生不必要的影響，且維護(hù)工作量大費(fèi)用較高。
然而碳纖維材料作為一種新型加固材料，碳纖維材料彈性模量與鋼材相近、但強(qiáng)度是鋼筋的5倍，同時(shí)具有質(zhì)輕易于成型、抗腐蝕性和耐久性好、抗疲勞性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，且碳纖維材料擁有的這些優(yōu)點(diǎn)都能的解決以上幾種方法所存在的缺陷，因此在鋼結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中也將會(huì)廣泛應(yīng)用。
對(duì)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的修復(fù)通常是將碳纖維片材直接粘貼在受拉翼緣底部，受彎構(gòu)件受力時(shí)碳纖維與受拉翼緣共同承受拉力，提高梁的承載力。而對(duì)于損傷鋼梁，粘貼碳纖維加固修復(fù)不僅能恢復(fù)其損失的剛度、承載能力和改善其疲勞性能，還能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)形成保護(hù)，起到加固和防腐的雙重效果。在粘貼碳纖維時(shí)，將碳纖維粘貼到損傷部位的表面，使一部分荷載通過(guò)膠層傳遞到碳纖維上，可以降低鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的名義應(yīng)力，使裂紋擴(kuò)展速率降低或制止裂紋的擴(kuò)展，從而延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。
研究表明，存在損傷缺陷的鋼梁用高彈性模量的碳纖維板加固后，剛度基本能恢復(fù)到未損傷情況下鋼梁剛度的90%以上，承載力的提高隨著加固量和損傷大小而不同。
碳纖維強(qiáng)度雖然高，但彈性模量與鋼材相近，當(dāng)整體結(jié)構(gòu)達(dá)到屈服荷載時(shí)，碳纖維材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到碳纖維可利用的強(qiáng)度，其高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)在加固鋼結(jié)構(gòu)中未能充分發(fā)揮作用，為了解決此類問(wèn)題預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中以卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)為例向大家介紹一下此加固方法：卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)，能簡(jiǎn)單方便的對(duì)碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力，大大提高了碳纖維板的強(qiáng)度利用率，增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的同時(shí)能減少結(jié)構(gòu)的撓度變形，并能減少和封閉裂縫。
所以說(shuō)碳纖維片材加固鋼結(jié)構(gòu)作為一種新型加固技術(shù)，在其避免傳統(tǒng)加固方法缺陷的基礎(chǔ)上，能有效提高原結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，特別是可以顯著提高疲勞損傷鋼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，因此來(lái)說(shuō)碳纖維不僅僅能夠用于鋼結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的，并且還是一種加固效果明顯的加固補(bǔ)強(qiáng)方法。
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