桥梁工程实习讲座(预应力碳纤维).ppt

预应力碳纤维片材加固混凝土桥梁结构技术 彭晖博士2009 12 31 一 背景与意义二 研究成果三 技术特点四 社会经济效益五 发展应用前景 报告提纲 一 背景与意义 国民经济飞速发展 交通建设规模不断扩大 同时旧桥日益成为病桥危桥 影响交通安全与发展 旧桥通过维修加固可恢复使用功能 从而节约大量交通建设资金研究开发具有实用价值的旧桥维修加固技术具有重要现实意义碳纤维片材具有优良的耐腐蚀性与耐久性 适宜于加固暴露于自然环境之下的桥梁结构近年来应用 普通粘贴 碳纤维片材加固修复混凝土结构量大面广 仅中国每年的用量达90万平方米 包括建筑结构加固 碳纤维片材加固桥梁结构具有广泛的应用前景 碳纤维布 碳纤维板 1 碳纤维片材强度利用率低 不到15 碳纤维片材与混凝土结构用钢筋弹性模量相当 而强度是钢筋的十多倍 从而决定了普通粘贴碳纤维片材加固混凝土结构加固时 碳纤维的强度利用效率极低 普通CFRP加固 两大致命缺陷影响了碳纤维片材加固技术的发展 2 碳纤维与混凝土的粘结剥离导致加固结构的提前破坏普通粘贴碳纤维片材加固因局部粘结应力过大以及结构表面的不平整产生法向力N 剥离破坏 胶粘剂剪切变形破坏 预应力碳纤维加固技术可以有效克服以上两大缺陷 二 研究成果 2 1碳纤维片材张拉系统 辊筒式碳纤维布张拉设备国内第一套获得专利的预应力碳纤维布张拉系统 碳纤维板张拉系统国内首次实现了对碳纤维板的机械式锚固 2 2预应力碳纤维片材加固桥梁结构的施工工艺 2 3预应力碳纤维板加固混凝土结构静载试验研究 预应力碳纤维板加固大比例混凝土试件静载及二次受力试验研究 2 4预应力碳纤维板加固大比例混凝土构件疲劳试验研究 2 5预应力碳纤维片材加固技术应用于桥梁工程 国道106线浏阳市段金刚头桥服役四十多年的钢筋混凝土T梁桥 年久失修 缺乏养护主梁梁体裂缝较多 荷载作用下变形较大被鉴定为危桥 限载通行 在系统试验与理论研究基础上 对金刚头桥实施预应力碳纤维板加固 采用的碳纤维板弹性模量为165GPa 强度2800MPa 设计初始应力1000MPa 安装碳纤维板锚具 安装碳纤维板 碳纤维板张拉 涂抹胶粘剂 释放预应力 施工完成后的预应力碳纤维板 加固完成后的荷载试验表明 桥梁结构的内力分布得到明显改善 桥梁承载能力得到显著提高 满足承载力及变形要求 达到加固设计目标 亚洲范围内首次将预应力碳纤维板加固技术应用于桥梁工程 技术的成功实施证明预应力碳纤维片材加固具有重要的工程实用价值 2 6对预应力碳纤维片材加固工程实例展开长期监测通过在碳纤维板上布设光纤光栅 监测实际工程中预应力碳纤维板的长期性能 安装光纤光栅 定期进行数据采集 三 技术特点及优势 1 预应力碳纤维加固技术比非预应力碳纤维加固技术提高了材料强度的利用率4 6倍 预应力CFRP 2 预应力加固技术减小了碳纤维与混凝土构件之间的法向剥离力 改善了粘结应力分布 有效抑制了粘结破坏 预应力FRP 3 国内率先实现了对碳纤维片材的可靠锚固解决了关键难题 如何对厚度很薄 材料离散性大 易被剪坏的碳纤维片材进行夹锚 实现了机械式夹锚 无需化学粘结锚固 从而使工艺简单 技术具有工程实用价值 已获得多项国家专利 近年来应用 普通粘贴 碳纤维片材加固混凝土结构量大面广仅中国每年的用量达90万平方米 每平方米碳纤维布材 优质品 的价格约320元 RMB 每平方米碳纤维增强塑料 优质品 单层300K碳布加粘贴胶 的价格约500元 RMB 每平方米碳纤维板 国产优质品 的价格约3500元 RMB 每平方米碳纤维板 国外优质品 的价格约6000元 RMB 按碳纤维片材用量中20 为碳纤维板 80 为碳纤维布计算仅中国每年使用碳纤维增强塑料的材料费达10 8亿元 四 经济效益 按中国每年的用量90万平方米计 若50 45万平方米 使用该技术 节约资金可达3 24亿元 每年 五 发展应用前景 研究与工程实践表明 预应力碳纤维技术可应用于大跨度桥梁加固 不仅可进行强度加固还可进行刚度加固 与普通粘贴碳纤维技术相比 可大大减少材料用量 降低工程造价 同时改善结构应力分布 减小结构变形 越来越多的研究机构与工程技术公司认识到这一技术的广泛应用前景 在这个方向展开研究工作 我校已在该研究方向取得了可喜的