潘奇峰
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摘要:本文着重论述了各种预应力加固工艺在高、低等级建筑中的应用,包括低等级工艺在碳纤维复合板加固中的实际应用、预应力高强钢丝加固法、预应力高强混凝土板加固法、预应力高强混凝土板加固法等。预应力钢丝绳加固,是一种综合预应力螺旋纤维加固钢丝的方法,预应力钢筋可以提高原结构的抗拉强度,减少裂缝,限制裂缝宽度,提高结构的耐久性和变形能力。
关键词:土木工程;预应力加固法;探讨
前言:预应力技术加固混凝土结构的主要原理是通过施加预应力来改变原有结构的内力,提高结构的承载能力,采用预应力加固方法还可以有效降低疲劳载荷幅值。目前国内外采用预应力法加固混凝土结构的方法很多,应用预应力法可以有效延长混凝土和裂缝的寿命,起到一定的作用。在土木工程中起着非常重要的作用,在本文中,进行了相关分析。
1 FRP复合材料的概述和特点
FRP复合材料的抗拉强度高于普通增强材料,碳纤维增强复合材料(CFRP)、芳纶(AFR)、玻璃纤维(GFRP)在抗拉强度方面具有明显的优势,无论是强度还是耐久性,都非常接近高强度钢丝。不仅如此,同时还具有钢材等低成本、耐腐蚀性强的特点,即使FRP复合材料达到抗拉强度。另外,FRP复合材料也可用于腐蚀性环境中,FRP复合材料具有一定的耐腐蚀性,因此即使在腐蚀性环境中,FRP复合材料也能延长结构的耐久性,FRP复合材料也具有一定的优点重量轻,施工舒适。由于钢的密度是FRP复合材料的四倍,FRP复合材料具有重量轻的优点。FRP复合材料用于建筑结构时,可带来更广泛的效益,不仅使施工更加舒适,而且有效地节省了人工成本,而且复合材料可以对旧结构进行修补加固。而FRP复合材料的热膨胀系数很低,与混凝土的热膨胀系数基本相同,如果工程环境中温度发生变化,玻璃钢和混凝土将共同应对这些变化,FRP复合材料的弹性模量较小,普通钢管的弹性模量是FRP的3~4倍。因此,与普通钢相比,这种复合材料能有效地减少混凝土结构的体积,抗剪承载力弱。数据表明,FRP通常不会超过其抗拉强度的12%。因此,在使用FRP进行预应力钢筋时,应考虑这一点,在评估玻璃钢材料的性能时也应考虑到这一点。玻璃钢的生产需要多种技术,由于生产过程的复杂性,需要相应的长生产线。FRP具有较高的强度和一定的抗挤压性能,FRB材料不仅质量好,而且外观美观,FRP复合材料满足了这一要求,具有明显的承载优势。
2 FRP复合材料的分类和应用
我国生产规模的扩大和生产工艺的改进是FRP在土木工程中应用的前提。这种材料在实际施工中得到了广泛的应用,FRP的主要任务是在建筑结构加固的过程中对新结构进行修补和整形。比如在隧道和地铁的施工中,由于地铁是地下工作的,它们的受力条件与地面完全不同。因此施工过程对通关有更高的要求,加固修补裂缝的方法选择也越来越严格。传统的加固方法已不能满足这一要求,因此可以发挥FRP复合材料的优点,芳纶纤维布具有良好的锋利性,明显满足设计要求。同时可以适应地铁、隧道空间和侧地坪,裂缝是多矩形的,不规则裂缝。此外,在烟囱和水塔的施工中,烟囱和水塔的施工和维护更为困难,传统的方法如膨胀法和钢筋绑扎法会给烟囱和水塔的加固和维修带来困难。不溶于水,所以重量轻,强度高,耐腐蚀性好。FRP复合材料广泛应用于深部建筑技术中,只有提高FRP复合材料的质量,才能提高预应力方法的效果。
3土木工程中常见的几种预应力加固方法
3.1预应力高强钢丝绳加固法
介绍了一种新的高强度、低松弛、高抗拉强度、耐腐蚀混凝土结构的预拉伸强度方法。从而有效地降低了混凝土开裂的风险,从而充分提高了钢筋的强度,改善了原有结构。它具有造价低、施工舒适、耐火性能好等优点,不仅可以降低施工成本,而且可以降低人员成本。
对预张拉高强钢绞线截面在弯曲构件上的受弯、受力性能进行了试验研究,根据试验结果可以得出钢绞线加固工艺能明显提高受拉梁的承载能力的结论。但也能有效地提高裂缝荷载和钢丝件的最大承载能力,有效地限制混凝土裂缝的宽度。
3.2预应力钢绞线加固法
钢带是高强度、耐腐蚀、弹性模量低的材料。钢带可以通过将预应力应用于钢带来加强。钢带不仅能充分满足材料的加固效果,而且对钢结构的承载力也有明显影响。从钢筋对混凝土梁和钢带的对比试验中可以得出以下结论:由于强度高,钢带的极限载荷增加104.2%。此外,钢带可以有效提高构件刚度,延缓裂纹的发展。
3.3预应力螺旋肋钢丝加固法
作为一种高效钢,螺旋钢具有高强度,具有良好的韧性和耐腐蚀性。作为一种先张法加固方法,先张法螺旋钢筋在深部施工中起着非常重要的作用。根据先张法螺旋钢筋混凝土梁的加固程序,可归纳为格栅钢筋,采用预拉伸螺旋钻孔钢筋对混凝土梁进行配筋,对防止混凝土梁开裂有着十分重要的影响。从而有效地延长了梁的使用寿命,提高了梁的耐久性。
4 FRP复合材料的研究现状
4.1抗弯加固性能
FRP复合材料用于混凝土结构等一些结构的受拉区,这样结构的承载极限会增加,裂缝会在一定程度上扩大。FRP钢筋混凝土不同,近年来国内外科学家对FRP钢筋混凝土梁的抗弯强度、断裂强度、承载力及影响因素进行了研究,同时对梁的剖面变形和裂缝发展进行了研究,对组合混凝土梁进行了研究。试验研究和承载能力的理论分析已逐渐纳入研究人员。承载能力的计算和分析取决于建筑结构的稳定性,科学家们也投入了大量精力来计算瞬时承载能力。
4.2抗剪加固性能
如前所述,粘贴在混凝土梁剪切区的FRP复合材料在提高剪切区锐度方面有很大的优势。在实际施工过程中,采用了以下三种加固方法,包括侧筋、U形筋和填充筋加固:主要用于填料杆的填充,这是最经济实用的填充方式。由于FRP是影响FRP锋利度的主要因素,因此必须考虑混凝土的抗力。材料性能和胶粘剂本身是不可忽视的,作为国内外科学家的一项重要研究内容,其破坏机理和承载计算结果的正确与否将对其产生严重影响,混凝土锚碇的理论模型设计在预应力方法中也起着非常重要的作用,是评估基础耐久性的基础。
4.3抗震加固性能
在实际施工过程中,FRP复合材料对于混凝土材料的抗震加固也起着非常重要的作用。为了提高混凝土的极限压力荷载,提高构件的回弹性,保证建筑物的抗震性能,有必要利用外部FRP制动塑性铰区,对FRP混凝土柱的抗震性能、梁柱连接和结构的抗震分析进行了大量的研究。在此基础上,提出了有限长混凝土拉张比的估算模型,提出了循环椎体层的概念。对玻璃钢混凝土柱力学性能的研究和分析也开始出现,用玻璃钢加固建筑物和桥梁的柱体并不少见,成功率很高,使得施工非常容易。
5结语:综上所述,在深基坑施工中引入先张法加固,可以有效地提高建筑物的强度,同时简要介绍了FRP复合材料的分类和应用。合理使用FRP复合材料在深部施工中可以有效地加固混凝土结构,从而显著提高混凝土构件的承载力,本文提出了一种在混凝土梁前加螺旋钢丝加固的新方法。螺旋钢丝加固混凝土梁的新方法由此可以得出结论,该方法是一种经济有效的评价方法,有可能在实践中得到应用。
参考文献:
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[2]刘丽娜,王伟超,丁亚红.预应力加固法在土木工程中的研究应用[J].混凝土,2012(4):115-118.