碳纖維加固鋼結構適用性分析

鋼結構即是以鋼材為主制作而成的結構，其韌性好、強度高、自重輕，具有優良的抗震性能與承受荷載能力。鋼結構在我國經濟中占據著重要的地位，無論是在工業與民用建筑物、構筑物中，還是橋梁隧道等工程結構，都存在大量的鋼結構。

鋼結構應用范圍廣，所處環境也復雜多變。有些結構長期處于腐蝕的環境中，有些結構長期承受周期性荷載的作用，還有些長期處于高溫高壓的服役狀態等，復雜多變的環境會導致鋼結構出現性能的劣化，長期積累會導致失效。出于安全角度考慮，同時保證經濟性，就必須對鋼結構進行修復加固，鋼結構需修復加固的常見原因主要如下：

若鋼結構出現上述情況之一，我們就需要采取相應措施對其加固修復。鋼結構的加固中最常用的方式是將鋼板焊接、螺接、鉚接至結構損傷部位，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程中為鋼結構帶來新的安全隱患，造成更嚴重的經濟損失。因此，為了保障鋼結構安全，必須在鋼結構加固中采取更加高效、穩定的施工方法。

與鋼結構類似，鋼筋混凝土結構在使用過程中，也會出現需要加固的情況，而二者不同的是，鋼筋混凝土結構加固已經形成多種成熟工藝，可根據多種不同情形靈活運用。其中代表性的加固方法，非碳纖維加固莫屬。碳纖維布輕質高強，施工簡便的特性，令其在混凝土加固中備受關注，在混凝土梁、板、柱、橋墩等工程結構中均能看到碳纖維的身影。碳纖維的優質性能，也令其在鋼結構加固中得到了關注，那么碳纖維在鋼結構加固中效果如何呢？

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

事實上，將碳纖維用于鋼結構中，同樣需要注意上述兩點，一自然不必說，而第二點，卻是影響碳纖維在鋼結構中運用的重要因素。碳纖維在對鋼結構進行加固時，由于基材的不同，相較混凝土結構易發生粘接破壞，致使碳纖維無法充分發揮強度。大量實驗也能證明，碳纖維復合材端部是應力集中區域，碳纖維與基材間易發生剝離破壞。為了達到預期的加固效果，碳纖維復合材端部必須采取錨固措施。

時至今日，碳纖維復合材的性能還在不斷的提升中，例如固諾碳纖維布已經能夠達到3800MPa至4000MPa，能夠為鋼結構加固提供越來越強大的支持。隨著材料的不斷優化、突破，粘貼碳纖維復合材加固必將用于更多、更全面的鋼結構，為更多的結構安全保駕護航。