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预应力加固技术与碳纤维复合材料的性能与介绍

预应力加固结构的技术是自20世纪末开始研究的一项新型补强技术，在传统粘贴加固技术上取得了重大突破，它能充分利用碳纤维复合材料的高抗拉强度，避免碳纤维过早剥离的现象，有效地提高结构的强度与刚度，达到减小结构原有裂缝宽度和限制裂缝的形成与发展的效果，显著提高结构的工作性能。目前碳纤维布加固在建筑加固工程中已被广泛应用，碳纤维布加固是一种较为新型的加固方法，即应用环氧树脂粘结碳纤维布沿一定方向粘贴在需加固补强的结构构件上，使其结合并共同受力以达到提高被加固结构构件的强度、刚度、抗裂性和延伸性等。其原理与粘贴钢板加固相似，均是在结构的受拉侧粘贴抗拉材料，以起到与结构共同受力，增强配筋的作用。

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分一拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。桥梁结构碳纤维加固技术与应用（一）前言中国桥梁工程的发展已具有相当规模，公路交通量不断增加，行车密度及车辆载重越来越大，公路桥梁负荷日趋加重。

1、预应力加固碳纤维复合材料

预应力碳纤维板弹性模量低而拉伸强度高，充分发挥需要1.5%以上的拉伸变形，而通常构件的变形限制所允许的表面应变远远小于这一变形，当加固钢筋混凝土结构时这一缺陷更加明显，钢筋的屈服变形仅为0.18%，即使在不考虑钢筋初始变形的条件下钢筋屈服时碳纤维所发挥的强度也不到12%，因此采用传统粘贴方式进行碳纤维加固时，碳纤维的高强度性能仅能被利用到很少的一部分，大部分的材料强度在结构的正常使用极限状态内都无法正常发挥，预应力加固技术可使碳纤维板在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高的应力水平，预先发挥了一定的强度，从而实现了其高强性能的充分利用。碳纤维布与混凝土之间的粘结量可以用锤击法或者其他方法进行检查，确认有效粘结面积不应小于总粘结面积的95%。碳纤维加固预应力碳纤维板即碳纤维加固补强单向板材，采用优质碳纤维原料与良好基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能，预应力碳纤维板在前者已有特性上提高了结构构件的开裂荷载、屈服荷载。改善使用荷载下的性能。

碳纤维双向布的应用优势

1、优异的机械性能

碳纤维单丝的比强度和比模量是钢材的10倍以上。突出的力学性能是碳纤维双向布替代钢材成为体育器材制作的优良材料。

2、质量轻

碳纤维双向布质量极轻。尤其是羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆等体育器材，轻质的手感可以降低动力要求，节约能耗，使用方便。

3、柔软加工性强

碳纤维双向布的可塑性佳，可以任意加工成各式形状，同时可以根据使用者的不同需求来设计加工体育器材。

基于光纤的智预应力碳纤维加固系统

1、性能简述

光纤碳纤维板是指由碳纤维增强材料，环氧树脂基体材料，在结构内部加入具有形状记忆功能的驱动元件和测控软硬件，并经一系列生产工艺制成的碳纤维板。

区别于普通的碳纤维板，光纤智能碳纤维板主要是能感知外部环境的变化和荷载作用，感知内部结构的疲劳性和腐蚀性，并通过智能软件传输到电脑端，使工程人员可以实时监控到工程结构概况。

2、应用评价

针对重大工程和基础设施的健康监测和诊断是一项贯穿整个工程生命的周期的技术，从工程施工、运营管理一直到拆除都需要进行监测。

光纤预应力碳纤维板加固系统除了具有普通碳纤维板的低密度、高强度、耐久性好、耐酸碱化学腐蚀性能强、抗压抗剪强度大等优异性能，可广泛适用于工业与民用建筑物的梁、板、柱、墙、天路公路强梁、隧道、烟囱、塔结构等设施的加固补强。预应力碳纤维板做补强混凝土结构时，对原混凝土结构扰动较小，相较于置换混凝土加固法、化学灌浆施工等加固方法，预应力碳纤维版施工工艺更为简便且加固效果突出。碳纤维的抗拉弹性模量相对其强度过低，其与钢筋共同工作时，当钢筋完全发挥强度时CFRP才发挥出不到20%的强度，从而在结构的适用荷载内无法充分利用碳纤维的强度。相较于其他的加固方式，利用预应力谈纤维板加固系统有显而易见的优势，并作为一种新兴技术，已得到愈来愈多的青睐于肯定。二光纤预应力碳纤维板加固系统正好弥补了普通碳纤维板加固在结构中无法实时检测的遗憾。相比普通碳纤维板的性能特点，光纤预应力碳纤维板肯定是更上一层楼。因此也已在桥梁、建筑物结构等工程中得到适用，并取得一致好评。