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卡本解读碳纤维材料加固钢结构的特点

    在各类工业与民用建筑物、构筑物、桥梁、涵洞和隧道等工程结构中存在了大量的钢结构,这些钢结构在民国经济中占有重要地位,在这些钢结构建筑物中,由于它们所处环境不同,在它们服役的工程当中因为外部荷载或者人为因素等原因,不可避免的会出现各种各样的损伤和缺陷,在之前的文章当中我们曾一起探讨碳纤维材料在钢结构中加固的应用,今天卡本与大家再深入的讨论采用碳纤维加固钢结构到底具有哪些特点。

早在20世纪80年代,纤维类加固修补技术就作为一种高效率的先进修补技术已在土木工程等领域得到了很大的重视,并进行了广泛的研究与应用。目前碳纤维复合材料修复混凝土技术已经成熟并在混凝土梁、板、柱、桥墩等构件中得到广泛应用。而纤维类材料在修补飞机、航空器部件上的成功运用,为其在钢结构工程加固修复中提供了基础和借鉴。

  碳纤维复材加固钢结构是通过在钢结构损伤区表面涂抹特制胶粘剂,将碳纤维材料粘贴在钢结构受损部位,是一部分荷载通过胶层传递给碳纤维材料,降低了钢结构损伤部位应力水平,将钢结构和碳纤维材料粘结成一个整体,协调变形、共同工作,降低钢结构裂纹扩展速率,抑制裂纹进一步发展,进而提高钢结构承载力,改善其疲劳性能,延长刚结构使用寿命。


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  与传统的钢结构修复方法相比,粘贴碳纤维加固钢结构有如下几个优点:

  1、碳纤维复合材料自重轻,力学性能优越,具有较高的比强度和比刚度,达到同样的修复效果,碳纤维复合材料的尺寸明显会小于金属板的尺寸,同时因为碳纤维复合材料自重轻的特点,在粘贴碳纤维复合材料的时候省去了紧固件,基本不会增加原构件的自重和尺寸;

  2、碳纤维复合材料具有良好的可成形性,对于复杂的曲面结构(如管道、安全壳等)的修复,利用碳纤维复合材料具有特别的优势;


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  3、对钢结构本身损伤小,不用对原有结构进行钻孔,对原有结构承载截面基本无削弱,不破坏原结构的整体性,且不会形成新的应力集中,避免了钻孔周边产生裂纹,同时不会因为新增焊缝产生残余应力,导致出现新的裂纹疲劳源。

  4、粘贴碳纤维复材对钢结构进行加固是连续的界面链接,整个粘接面共同受力,克服了焊接仅依靠边缘结合而内部不能结合的缺陷。有利于荷载分布更为均匀,缓解了应力集中,显著提高了静强度和刚度,提高了结构的抗疲劳性,延长了结构的使用寿命。


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  5、碳纤维复合材料对酸、碱、盐等腐蚀介质具有良好的耐腐蚀性能,且使用碳纤维布进行复杂形状结构进行修复时,基本上可以保证100%的有效粘贴率,由于其与金属表面有良好的界面粘结性能、密封性,减少了所加固构件内部材料渗漏导致材料腐蚀的隐患,很少出现二次腐蚀破坏,这点在石油化工行业尤为重要。

  总之加固材料在不断发展,结构加固补强及数也在不断进步,卡本作为加固材料领导品牌,始终不断的研发和改进加固材料,希望通过自己的努力去推动行业的进步与发展。



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