碳纤维材料在抗剪加固中的应用
碳纤维材料是一种高强度重量比,具有极好抗电化学腐蚀能力的正交异性材料;其抗拉强度是普通钢材的10~15倍,弹性模量稍高于钢材,是普通钢材的1.1~2.4倍,且其疲劳性能好、自重轻、操作方便、不需要防锈处理等因而比较适合用于混凝土结构加固修复补强。
碳纤维材料在加固修复混凝土结构技术研究在美、日等发达国家开展较早,始于80年代。我国是在90年代中后期正式开始对碳纤维材料加固修复土木建筑结构进行研究,并于1998年开始了实际的工程应用;随着碳纤维材料在补强加固工程中的应用,碳纤维材料也从碳纤维板逐渐发展成碳纤维布,让碳纤维材料更加方便灵活的运用于加固补强工程。
随着碳纤维材料在我国加固补强工程中的广泛运用,如何确定碳纤维材料在加固工程中的用量,以及如何布置碳纤维材料的加固方式,及碳纤维材料加固设计越来越重要,通过总结近年来国内各项试验研究成果,并参考国外相关资料,目前对碳纤维材料加固设计通常采用以下方法进行。
碳纤维材料加固钢筋混凝土构件的正截面承载力时通常根据平截面假定原理,钢筋采用完全弹塑性的应力-应变关系;受压区混凝土采用E.Hognestad建议的非线形应力-应变关系;混凝土受压区沿截面高度划分成有限的面积相等的条带(小单元),并设每条带的应力均匀分布。根据理论分析结合实验数据提出了如下的简化计算方法:偏于安全的假设碳纤维的拉应变等于钢筋的拉应变,并将碳纤维的面积转化为等效钢筋面积可求得