碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。碳纖維布在建筑加固中有著廣泛的使用。

1.受拉（壓）構(gòu)件的修復(fù)

粘貼碳纖維布加固對(duì)鋼結(jié)構(gòu)受拉（壓）構(gòu)件承載力的提高有較好的效果。當(dāng)沿縱向碳纖維加固時(shí)，破壞形式是碳纖維布與鋼結(jié)構(gòu)的剝離破壞；當(dāng)采用環(huán)向碳纖維加固時(shí)，則不會(huì)發(fā)生碳纖維布與鋼結(jié)構(gòu)之間的剝離和碳纖維布斷裂的現(xiàn)象，鋼柱最后發(fā)生局部屈曲破壞。對(duì)碳纖維布加固鋼板的單軸拉伸試驗(yàn)表明，粘貼碳纖維布的試件的屈服強(qiáng)度和極限荷載都有較大的提高，其屈服荷載的提高幅度又隨著粘貼面積的增加而增大。

南京曼卡特碳纖維布

2.受彎構(gòu)件修復(fù)

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的修復(fù)通常是將碳纖維布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。采用碳纖維加固后，梁抗彎承載能力都有所提高，提高的程度與粘貼的纖維量、纖維的彈性模量、鋼材的彈性模量、鋼材的屈服強(qiáng)度等因素有關(guān)。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)度只有200MPa左右，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。

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。

3.預(yù)應(yīng)力碳纖維加固

采用普通表面粘貼法加固鋼結(jié)構(gòu)，由于彈性模量與鋼材接近，在正常使用狀態(tài)下，碳纖維的強(qiáng)度得不到充分利用，且加固對(duì)正常使用階段的性能改善無(wú)顯著作用。而對(duì)碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力后，再粘貼于梁受拉面進(jìn)行加固，可以有效地解決上述問(wèn)題。另外，采用預(yù)應(yīng)力錨具在兩端進(jìn)行可靠錨固，還能避免碳纖維布與鋼梁表明過(guò)早發(fā)生剝離破壞。因此，預(yù)應(yīng)力碳纖維加固在鋼結(jié)構(gòu)加固中具有較好的應(yīng)用前景。

曼卡特碳纖維布加固梁柱

4.承受內(nèi)壓的鋼管線的修復(fù)

由于鋼管線內(nèi)經(jīng)常承受高溫，高壓的惡劣工作條件及內(nèi)部充滿(mǎn)易燃、易爆、有毒、腐蝕等介質(zhì)，一旦管線發(fā)生泄漏和爆破將帶來(lái)可怕的后果，因此保證管線安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。用碳纖維纏繞加固的鋼管線，在內(nèi)壓作用下，管壁主要是承受環(huán)向應(yīng)力作用，鋼管線膨脹，而徑向變形受到外部纏繞的碳纖維的約束，使得碳纖維和鋼管線共同受力，降低了管壁的環(huán)向應(yīng)力，從而提高了管線承受內(nèi)壓的能力。

曼卡特碳纖維布加固橋梁

5.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞修復(fù)

    疲勞破壞的主要特征是破壞應(yīng)力低于靜態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度而發(fā)生的破壞，是工程結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載作用下的主要失效模式之一。構(gòu)件采用碳纖維加固后，在交變荷載的作用下，承載能力提高、應(yīng)力幅值降低，間接提高了構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。對(duì)焊接構(gòu)件，碳纖維承擔(dān)焊趾處的部分應(yīng)力，焊趾處鋼材應(yīng)力明顯降低，導(dǎo)致鋼材焊趾處應(yīng)力集中系數(shù)降低，改善了鋼構(gòu)件焊趾附近的疲勞性能。

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