預(yù)應(yīng)力CFRP布加固混凝土梁橋的力學(xué)效果分析

摘要：本文對預(yù)應(yīng)力CFRP布的物理及力學(xué)性質(zhì)給予了必要的介紹和分析，并提取遼寧省濱海公路一梁橋加固例子，分析了在靜載情況下梁體在加固前后的撓度變化情況，說明在同等情況下采取預(yù)應(yīng)力CFRP加固效果更佳。

關(guān)鍵詞：CFRP片材 靜載 濱海公路

0 引言

隨著遼寧公路建設(shè)的全面展開和繼續(xù)進(jìn)行，后期的養(yǎng)護(hù)也出現(xiàn)一系列的工作要做。比如二次維修、改良、檢測和加固等等。在公路梁橋的加固方法中，近些年來出現(xiàn)很多新興的加固手段和方法，比如：體外預(yù)應(yīng)力筋加固，粘貼CFRP布等。尤其后一種方法，在最近幾年中隨著加固工藝的日趨成熟和完善，以及相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺，成為一種投資低，工期短，見效快的加固手段。但是由于操作工藝的限制，這種加固方法更多是在未對纖維布進(jìn)行初始張拉的情況進(jìn)行著，雖然加固效果可以，但是遠(yuǎn)不及預(yù)應(yīng)力CFRP片材的加固效果好，所以筆者認(rèn)為應(yīng)根據(jù)纖維布的特征性質(zhì)，對CFRP布進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理，這樣加固效果會更加得到大步提升。

1 CFRP片材的物理及其力學(xué)性質(zhì)

CFRP布片材：由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料在惰性氣氛中經(jīng)高溫(1500oC)碳化而成的纖維狀碳化合物，其碳含量在90%以上。

CFRP布是一種具有很高強(qiáng)度和剛度的各向異性的柔性材料，它的抗拉強(qiáng)度為鋼材的10幾倍，達(dá)到3500-4500Mpa彈性模量接近甚至超過鋼筋的彈性模量（鋼筋為200Gpa，CFRP為230～640Gpa）伸長率可達(dá)0.9％～1.5％，以碳纖維T300/環(huán)氧5208的強(qiáng)度為例，強(qiáng)度是鋁材的6.3倍，剛度是鋁材的4.16倍。

因此在采用CFRP加固橋梁過程中可以充分發(fā)揮其高強(qiáng)度高模量的性質(zhì)。并且由于CFRP具有高的拉伸模量，使得在使用CFRP加固過程中，對CFRP片材施加預(yù)應(yīng)力成為可能，為橋梁預(yù)應(yīng)力加固拓寬了材料范圍。

2 加固實(shí)例

取濱海公路一個3*13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋，其混凝土標(biāo)號為C40，其混凝土和鋼筋的參數(shù)如下：

混凝土：Ec＝41000Mpa，fcm＝19Mpa，ft＝1.65Mpa。

預(yù)應(yīng)力鋼筋：Es＝200000Mpa，Ry＝550Mpa，fy＝440Mpa，As＝9.07cm2

加固材料主要采用日本產(chǎn)東麗CFRP布，預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力為：粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂，主要參數(shù)如下：

環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑：厚度ta＝0.2cm，Ea＝1.28cm，Ga＝5.5Mpa。

CFRP布：Ecf＝245000Mpa，fcf＝3400Mpa，εcfu＝1.5％，t＝0.002cm。

3 小結(jié)

本文通過對CFRP片材的物理及力學(xué)性能介紹，提出對照預(yù)應(yīng)力張拉鋼筋的方法張拉預(yù)應(yīng)力CFRP片材，并結(jié)合濱海公路一座預(yù)應(yīng)力空心板橋的CFRP加固例子，通過加固前后的撓度對比數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論

3.1 預(yù)應(yīng)力CFRP加固中橋是完全可行的，效果對比普通CFRP片材，效果更佳。

3.2 預(yù)應(yīng)力的張拉控制要求嚴(yán)格，或大會破壞片此機(jī)理韌性，或小達(dá)不到張拉能力，起不到效果，目前我國的相應(yīng)規(guī)范還在探索和不斷完善階段，要求施工人員在不斷總結(jié)中結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行處理。

3.3 預(yù)應(yīng)力在張拉后粘貼過程中注意平整度的控制，按照1.7mm/m取值便可。

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