王恒鑫 徐源 王寶平

【摘要】：建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)在建筑當中發(fā)揮著重要的作用，從該角度出發(fā)，對CFRP技術(shù)進行研究，探究其在建筑結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，并結(jié)合船舶結(jié)構(gòu)的特點加以分析，通過探索，對該技術(shù)在船舶結(jié)構(gòu)當中的作用以及可行性和未來發(fā)展前景有了更深層次的了解。

【關(guān)鍵詞】：CFRP 加固鋼結(jié)構(gòu) 船舶結(jié)構(gòu)

1引言

船舶的運行條件相對復(fù)雜，材料發(fā)生變化是在一定程度上出現(xiàn)的，主要由于載荷與環(huán)境等因素的共同作用，一定程度上引起了宏觀力學(xué)的性能劣質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)，于是，船體結(jié)構(gòu)受到了重創(chuàng)。要想確保船舶使用壽命，務(wù)必要在安全工作上下功夫。對于損傷構(gòu)件要實行加固處理，結(jié)構(gòu)性的損傷具有局部性和多發(fā)性特征，對此，不建議采取更換部件的工程舉措。因為相對復(fù)雜，會造成極大的資源浪費，還會影響具體結(jié)構(gòu)的正常使用。在船體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的實施過程中，必然要追求經(jīng)濟實用，而主要阻礙在于技術(shù)。這也是相關(guān)領(lǐng)域是否能夠獲得可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

2 建筑加固技術(shù)概念

在民用建筑領(lǐng)域，此技術(shù)已應(yīng)用十幾年，成熟度相對較高，并衍生了很多方法。上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)建筑方法不同。前者多采用加大截面加固法，體外預(yù)應(yīng)力加固法，改變結(jié)構(gòu)傳力體系加固法，而后者也就是地基建設(shè)，托換地基處理和加大基礎(chǔ)面積等方法最為有效。

2.1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加固法的優(yōu)勢

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加固法之所以應(yīng)用了許多年，主要由于具備一定優(yōu)勢。加大截面法和體外預(yù)應(yīng)力法最為常用，即便被廣泛使用，依然存在諸多不足，比如預(yù)應(yīng)力法錨固構(gòu)造較艱難，施工技術(shù)要求較高，施工難度也較大，穩(wěn)定性和耐久性不足；而另外一種方法，主要存在施工周較長，對環(huán)境影響較大，截面尺寸無形中拓寬，減少空間的弊端。這是它們在應(yīng)用中的局限性。

2.2 外部粘鋼加固法的使用

上世紀60年代，出現(xiàn)了一種新材料叫環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，以此形成了新加固方法——外部粘鋼加固法。這種方法的粘性很強，可很好的將鋼板牢牢固定在被加固構(gòu)件表面。補強和加固功能異常突出。具有施工過程不需動火，加固后不變形，構(gòu)建件的外在使用空間也不會被占據(jù)太多的特點，具備拓展加固構(gòu)架的承載力和發(fā)揮其潛在的性能優(yōu)勢。

在美國，采取環(huán)氧樹脂修復(fù)公路至少比我國早10年，10年后該技術(shù)已相對成熟。該產(chǎn)品被應(yīng)用于各領(lǐng)域，成為水利工程設(shè)施加固的常用對象。又過了20年，對粘鋼加固理論的研究層出不窮。學(xué)者們從各個角度，對此作了系統(tǒng)的探討，夯實了粘鋼加固技術(shù)的理論基礎(chǔ)。歐美一些國家還提出了完善的技術(shù)使用標準。如此，建筑結(jié)構(gòu)膠也相繼問世。

我國是在歐美等國研制建筑膠十年后發(fā)明了CJ-1建筑結(jié)構(gòu)膠；與此同時，福州大學(xué)也配置成功了環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，這兩種膠對建筑施工的加固起到了補強作用。在20世紀70年代，歐洲部分國家對我國研制做了進一步的探討和研究。在該建筑結(jié)構(gòu)膠基礎(chǔ)上研制出了新一代的建筑結(jié)構(gòu)膠，極大的推動了我國粘鋼技術(shù)的發(fā)展。

3 CFRP加固技術(shù)說明

隨著纖維增強復(fù)合材料的發(fā)明和使用，對增強復(fù)合材料加固法的重視程度加強，尤其CFRP加固技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。CFRP纖維增強復(fù)合材料，主要有三種類型：一種是碳纖維；一種是玻璃纖維；一種是芳綸纖維。目前使用最為廣泛的是碳纖維，它是化學(xué)纖維中最主要的一種，具有高強度、重量輕、耐高溫等特點。

該種纖維的使用，以樹脂類膠作為材料基礎(chǔ)，并將碳纖布或者板粘貼到被加固的結(jié)構(gòu)表層。結(jié)構(gòu)強度和剛度得以實現(xiàn)的主要途徑是充分的發(fā)揮了碳纖維自身的特點。

碳纖維增強復(fù)合材料不僅提高了抗剪切能力，有效防止借建筑結(jié)構(gòu)在地震時發(fā)生翠脆裂性破壞，而且也增強了建筑結(jié)構(gòu)的抗彎曲能力，提高了其承受能力，確保了結(jié)構(gòu)安全。有利于延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，對結(jié)構(gòu)起到了充分的保護作用。推遲了裂縫的出現(xiàn)，加強了結(jié)構(gòu)的牢固程度，抵抗裂縫的功能隨之增強。采用碳纖維纖維增強復(fù)合材料，比任何傳統(tǒng)加固技術(shù)都有優(yōu)越性，能極大的提高建筑結(jié)構(gòu)的堅固程度。

4 CF RP加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在船舶上的應(yīng)用

從造船材料的種類來講，分為很多。然而，使用最多的鋼質(zhì)船舶。尤其涉及到大中型船舶，此種材料使用更多。原因很簡單，因為鋼制材料相對堅固?？蓪⒋w當作變截面空心梁。甲板和船底分別是傳梁的上下翼板，船舷即為船梁的腹板，它們共同承受著無比重大的壓力，而要保證船體不受彎曲，需堅固的材料做支撐。局部結(jié)構(gòu)也如此，鋼結(jié)構(gòu)可使整體船體得以加固。

然而，傳統(tǒng)船體具有復(fù)雜性特點。因為艙室內(nèi)設(shè)置了很多設(shè)備，而它們具有一定的重量，這就給粘貼施工帶來了難度。一方面要減少不必要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免粘貼施工難度遞增；另外一方面針對錯綜復(fù)雜的管系，要采取CFRP碳纖維布來粘貼補強，以已處理掉不必要的縫隙，進而加固船體結(jié)構(gòu)，克服施工難度，促使航行安全，增加船舶實用功能。

5 小結(jié)

建筑加固技術(shù)發(fā)展數(shù)年，積累了豐富的經(jīng)驗，技術(shù)應(yīng)用也相對成熟。CFRP加固技術(shù)，在理論和實踐上都取得了卓越的成就，保障了相關(guān)行業(yè)推進，促進鋼結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的獲得全面發(fā)展。事實證明，絕大部分船舶結(jié)構(gòu)都屬于鋼結(jié)構(gòu)范疇，而船體本身結(jié)構(gòu)又相對復(fù)雜和特殊，于是，CFRPC船舶加固技術(shù)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)中，無疑恰如其分，也充分發(fā)揮了其技術(shù)優(yōu)勢，對技術(shù)水平的延伸和繼續(xù)創(chuàng)新也有更大的促進作用。

【參考文獻】：

【1】 李青松，趙春生.預(yù)應(yīng)力CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)初探.山西建筑[J]，2017，33357-58.

【2】 侯發(fā)亮.建筑結(jié)構(gòu)粘結(jié)加固的理論和實踐[M]，武漢：武漢大學(xué)出版社，2017.

【3】 鄧軍，黃培彥.CFRP加固鋼梁的設(shè)計方法研究[J].世界橋梁，2016，（3）：62-65.