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预应力碳纤维板加固技术分析

文章出处:悍马加固材料人气:5发表时间:2022-09-14 10:02:00【

进入新世纪以来,一些大跨度结构加固工程逐渐开始使用预应力碳纤维板加固技术。或许,还有小部分人对预应力不太熟悉,今天就结合一些生活场景聊聊什么是预应力。


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预应力是指在构件尚未作用外荷载前,预先对结构施加的应力,预应力一般与荷载引起的应力相反。日常生活以及工程项目中应用预应力的例子有很多。

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国内最大预应力加固应用,定制设计

共计46跨,每跨70套,总计3220套预应力碳纤维系统



木盆 (木 桶)



用环箍对木片施加预压应力,以抵消水产生的拉应力。

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搬  书



    用手施加预压应力,以抵消书自重产生的弯曲拉应力。

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预应力的其他应用



预应力的概念还有更普遍的意义。上面提到预应力可使不能受拉的木盆拼缝“受拉”,同样也可使抗拉强度很低的混凝土变得似乎可以承受很大的“拉应力”。事实上,预应力只是把受拉的过程转变为预压应力减少的过程。
    
根据同样的原理,也可施加预拉应力,使不能受压的材料变得似乎可以受压。气球薄膜本不能受压,若充气打压先使薄膜承受拉应力,只要预拉应力足够大,超过荷载作用下薄膜的压应力,则此结构就可以承受荷载。

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应用此原理可以建造各式充气结构。

充气结构(Balloon Structure )
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气承式充气结构,气压较低。取出顶部1m²的屋面来分析,薄膜材料一般自重不会超过q=100N/m²,只要内部气压p>q,就可将薄膜托起。大家知道,一个标准大气压相当约10m水柱压力,即100000N/m²,可见只要室内气压比室外气压高出约1/1 000,就可把薄膜托起。这样的压差只用一个普通的鼓风机就能实现。通常,这种气承式充气结构只要在入口处采用密闭旋转门,并用风机不断补气,保持150~300N/m²的气压差,就足以承受覆盖层的重力,并使薄膜中保持一定的预应力,以保证这种气承式充气结构的整体刚度,室内外压差只有1.5/1000~3/1000,这一点误差人们是感觉不到的。

气管式充气结构,又称气压式充气结构,气管内的气压约为1.5~2.0 kN/m²。这种气管有一定的刚度和抗弯、抗压能力,可用来作为拱圈组合成屋盖。气管式充气结构管内压力比气承式结构大得多,但也只有汽车内胎压力(约为2000 kN/m²)的1/1000左右,很容易达到。

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气管(囊)式充气结构
这种结构隔热性能好,但工作压力稍大,对材料的强度、气密性等质量要求也较高,造价也比气承式充气结构高。充气结构与其他结构混合使用,效果也很好。充气结构自重轻, 造价低,便于装拆,特别适合跨度大的市场、展览、临时性的演出场地、比赛场馆等。

张拉膜
近年在旅游景点出现的张拉膜结构也是预应力概念的应用实例之一:

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预应力锚杆
黄河小浪底工程,预防山体滑坡的预应力锚杆。

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预应力的概念小结



•预应力是加荷前预先施加给构件的应力;

•预应力仅仅只是一个力(不一定要预应力钢筋) ,例如, 用手搬书时就没有预应力钢筋;
•预应力充分利用了材料的抗压强度及抗拉强度,可提高混凝土的抗裂性,但不会提高构件的承载力;
•预应力引起的构件反拱可以抵消恒载的挠度,但对可变荷载引起的变形,几乎没有影响;
•预应力在构件中是一个内力,它不会使构件失稳,反而可提高构件的稳定性。例如,可对预制桩施加预应力,以提高运输和打桩时桩的稳定性;
•预应力的概念具有普遍意义,例如,悬索结构、膜结构、充气结构等。