碳纤维布用于桥梁加固时,可以增强承受弯矩和剪力的构件法向截面的承载力;加强斜断面的承载力;加强截面的剪力。此外,碳纤维布也可用于加强受压构件。
(一)加强前段承载力
当采用碳纤维布加固受弯构件的前段承载力时,一般采用如图所示的粘贴方式。
在横梁底部粘贴一层或几层碳纤维布,其截面可以做成如图所示。如有可能,应将碳纤维布粘贴到图中的U型截面中,可以进一步提高该截面前截面的承载力。粘贴层数可参照《混凝土结构设计原则》中正面截面承载力计算方法进行定量计算。计算中仍采用平断面假设,适当考虑碳纤维布强度的降低(一般碳纤维的强度不能充分利用),建议取其60%力量。
(2)斜截面抗弯及截面抗剪强度的加强
当使用碳纤维布加强斜截面的抗弯能力或提高截面的抗剪能力时,一般可以采用如图所示的粘贴方式。将碳纤维布剪成条状,粘贴在横梁的侧面。粘贴方向应与梁中的主要拉应力迹线一致。这样,碳纤维布可以充分发挥其抗拉性能,防止混凝土开裂,从而还可以提高梁的抗剪能力。计算时仍可在《混凝土结构设计原则》中考虑弯曲钢筋的抗弯抗剪能力时考虑碳纤维布的作用,进而确定碳纤维布的用量。
(3) 受压构件的加强
当碳纤维用于加固压缩混凝土柱时,一般可以采用如图所示的粘贴方法。
在钢筋压缩混凝土构件中,碳纤维的作用类似于箍筋在混凝土柱中的作用。因此,在计算时,仍可参照《混凝土结构设计原则》中对箍筋的处理方法,量化碳纤维布的作用,确定要粘贴的层数。此外,柱子可以用碳纤维完全包裹或部分包裹。初步研究表明,部分包裹可能更有利,如图的正视图所示。
用碳纤维布加固的混凝土柱不仅可以增加承载力,还可以增加混凝土柱的延展性。因此,在地震活动频繁的地区加固桥墩时使用它更有优势。
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