高压缩弹性垫层对复式碳纤维加固PCCP的应变影响分析

在PCCP内部粘贴复式碳纤维是一种新型的PCCP补强加固技术。为了研究不同管径及高压缩弹性垫层厚度对复式碳纤维加固PCCP的效果,本文通过建立6种管径和4种厚度垫层的复式碳纤维加固PCCP有限元模型,得到在不同内水压力和预应力钢丝断丝等工况下,垫层对复式碳纤维加固PCCP的应变影响。计算结果表明,采用5 mm厚度垫层的复式碳纤维加固PCCP,碳纤维环向应变增加了8~16倍;在0.6 MPa正常内水压力作用下,混凝土内壁环向应变的改善比例在11.5%~38.7%之间。管径越小,复式碳纤维加固效果越显著。对2.6 m管径PCCP进行复式碳纤维加固计算表明,随着垫层厚度的增加,碳纤维环向应变大幅提高,混凝土环向应变也得到显著改善。本文的研究成果为复式碳纤维加固PCCP的设计提供了参考依据。

PCCP内壁复式碳纤维加固技术及应力计算分析

现有碳纤维加固预应力钢筒混凝土管(PCCP)技术不能有效发挥碳纤维的作用,也无法有效地抑制PCCP的变形和裂缝的扩展。为此,提出了PCCP内壁复式碳纤维加固技术,即在碳纤维与PCCP之间增设高压缩弹性垫层,研制出具有压缩量大、本体强度高、抗渗、与混凝土粘接强度大等特点的高压缩弹性垫层材料。根据弹性力学推导出内壁复式碳纤维加固PCCP的弹性解,并分别计算了在不同内水压力作用下对三种直径PCCP的应力分布情况。结果表明,当弹性垫层厚度为5 mm时,碳纤维的应力增加4.2~4.6倍,即增设弹性垫层后碳纤维加固PCCP的作用显著增加,作用于PCCP的内压明显减少;对于同一管径的PCCP,在固定内水压力下,随着高压缩弹性垫层厚度的增加,碳纤维的应力近似呈线性提高,碳纤维承担内水压力的比例也近似呈线性提高。