碳纖維加固鋼結(jié)構(gòu)適用性分析

鋼結(jié)構(gòu)即是以鋼材為主制作而成的結(jié)構(gòu)，其韌性好、強(qiáng)度高、自重輕，具有優(yōu)良的抗震性能與承受荷載能力。鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要的地位，無(wú)論是在工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)筑物中，還是橋梁隧道等工程結(jié)構(gòu)，都存在大量的鋼結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍廣，所處環(huán)境也復(fù)雜多變。有些結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于腐蝕的環(huán)境中，有些結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承受周期性荷載的作用，還有些長(zhǎng)期處于高溫高壓的服役狀態(tài)等，復(fù)雜多變的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)性能的劣化，長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致失效。出于安全角度考慮，同時(shí)保證經(jīng)濟(jì)性，就必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，鋼結(jié)構(gòu)需修復(fù)加固的常見(jiàn)原因主要如下：

若鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上述情況之一，我們就需要采取相應(yīng)措施對(duì)其加固修復(fù)。鋼結(jié)構(gòu)的加固中最常用的方式是將鋼板焊接、螺接、鉚接至結(jié)構(gòu)損傷部位，這些方式在一定程度上的確能夠改善缺陷部位的受力情況，然而卻可能在施工過(guò)程中為鋼結(jié)構(gòu)帶來(lái)新的安全隱患，造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了保障鋼結(jié)構(gòu)安全，必須在鋼結(jié)構(gòu)加固中采取更加高效、穩(wěn)定的施工方法。

與鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)似，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)需要加固的情況，而二者不同的是，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固已經(jīng)形成多種成熟工藝，可根據(jù)多種不同情形靈活運(yùn)用。其中代表性的加固方法，非碳纖維加固莫屬。碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)，施工簡(jiǎn)便的特性，令其在混凝土加固中備受關(guān)注，在混凝土梁、板、柱、橋墩等工程結(jié)構(gòu)中均能看到碳纖維的身影。碳纖維的優(yōu)質(zhì)性能，也令其在鋼結(jié)構(gòu)加固中得到了關(guān)注，那么碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)加固中效果如何呢？

我們都知道，碳纖維加固能在混凝土結(jié)構(gòu)中起到作用，是由于碳纖維與混凝土形成整體，在荷載繼續(xù)增加時(shí)，能夠與混凝土形成整體共同受力，分擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)承受的荷載以提高結(jié)構(gòu)承載力。這其中存在兩個(gè)重點(diǎn)：一，要求碳纖維自身強(qiáng)度必須有保障；二，碳纖維必須與基材形成整體共同受力，二者缺一，碳纖維加固都將無(wú)法生效。

事實(shí)上，將碳纖維用于鋼結(jié)構(gòu)中，同樣需要注意上述兩點(diǎn)，一自然不必說(shuō)，而第二點(diǎn)，卻是影響碳纖維在鋼結(jié)構(gòu)中運(yùn)用的重要因素。碳纖維在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，由于基材的不同，相較混凝土結(jié)構(gòu)易發(fā)生粘接破壞，致使碳纖維無(wú)法充分發(fā)揮強(qiáng)度。大量實(shí)驗(yàn)也能證明，碳纖維復(fù)合材端部是應(yīng)力集中區(qū)域，碳纖維與基材間易發(fā)生剝離破壞。為了達(dá)到預(yù)期的加固效果，碳纖維復(fù)合材端部必須采取錨固措施。

時(shí)至今日，碳纖維復(fù)合材的性能還在不斷的提升中，例如固諾碳纖維布已經(jīng)能夠達(dá)到3800MPa至4000MPa，能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)加固提供越來(lái)越強(qiáng)大的支持。隨著材料的不斷優(yōu)化、突破，粘貼碳纖維復(fù)合材加固必將用于更多、更全面的鋼結(jié)構(gòu)，為更多的結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。