碳纤维可成功地用于混凝土结构的抗震、抗剪和抗弯加固。但应该指出,由于碳纤维加固结构固有的一些受力特点,许多混凝土结构问题不适于用碳纤维进行加固,因此有必要对其适用性作出分析。
1)刚度问题
当混凝土、屋盖结构由于刚度不足,导致变形过大、开裂严重而影响使用时,不适合用粘贴碳纤维布的方法加固。研究表明,对于梁、板等横向受力构件,当用碳纤维进行加固时,在正常使用极限状态,碳纤维对结构刚度的提高作用小于10%,或基本没有提高。
2)碳纤维抗弯加固的适用范围
当混凝土结构由于抗弯承载力不够,采用碳纤维布进行加固时,加固结构的破坏形态一方面取决于原结构的配筋情况,另一方面取决于碳纤维的用量。现假设原结构为适筋构件,则加固结构的破坏形态可分为如下三种情况。
(1)碳纤维用量较少。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维可以达到较高的拉应变。
(2)碳纤维用量适中。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维可达到某一中等拉应变。
(3)碳纤维用量较多。破坏时受压区边缘混凝土压碎,受拉钢筋屈服,碳纤维应变很低。
上述三种情况,第三种情况由于碳纤维用量大且利用率低,不宜采用。第一种加固方法适用于截面高度较大的梁,第二种加固方法适用于截面高度较小的板或扁梁。这主要是由于对板或扁梁而言,在碳纤维未达到很高的拉应变时,结构就可能由于变形过大而破坏。具体界限取决于碳纤维极限拉应变和加载方式。
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