CFRP 加固鋼結(jié)構技術在船舶結(jié)構中的應用前景分析

　　【摘要】：建筑結(jié)構的加固技術在建筑當中發(fā)揮著重要的作用，從該角度出發(fā)，對CFRP技術進行研究，探究其在建筑結(jié)構及鋼結(jié)構中的應用，并結(jié)合船舶結(jié)構的特點加以分析，通過探索，對該技術在船舶結(jié)構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。

　　【關鍵詞】：CFRP 加固鋼結(jié)構 船舶結(jié)構

　　1引言

　　船舶的運行條件相對復雜，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的性能劣質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)，于是，船體結(jié)構受到了重創(chuàng)。要想確保船舶使用壽命，務必要在安全工作上下功夫。對于損傷構件要實行加固處理，結(jié)構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。因為相對復雜，會造成極大的資源浪費，還會影響具體結(jié)構的正常使用。在船體結(jié)構加固技術的實施過程中，必然要追求經(jīng)濟實用，而主要阻礙在于技術。這也是相關領域是否能夠獲得可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

　　2 建筑加固技術概念

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

　　2.1 傳統(tǒng)結(jié)構加固法的優(yōu)勢

　　傳統(tǒng)結(jié)構加固法之所以應用了許多年，主要由于具備一定優(yōu)勢。加大截面法和體外預應力法最為常用，即便被廣泛使用，依然存在諸多不足，比如預應力法錨固構造較艱難，施工技術要求較高，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)氧樹脂修復公路至少比我國早10年，10年后該技術已相對成熟。該產(chǎn)品被應用于各領域，成為水利工程設施加固的常用對象。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的理論基礎。歐美一些國家還提出了完善的技術使用標準。如此，建筑結(jié)構膠也相繼問世。

　　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)構膠;與此同時，福州大學也配置成功了環(huán)氧結(jié)構膠，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)構膠基礎上研制出了新一代的建筑結(jié)構膠，極大的推動了我國粘鋼技術的發(fā)展。

　　3 CFRP加固技術說明

　　隨著纖維增強復合材料的發(fā)明和使用，對增強復合材料加固法的重視程度加強，尤其CFRP加固技術受到了廣泛關注。CFRP纖維增強復合材料，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，并將碳纖布或者板粘貼到被加固的結(jié)構表層。結(jié)構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。

　　碳纖維增強復合材料不僅提高了抗剪切能力，有效防止借建筑結(jié)構在地震時發(fā)生翠脆裂性破壞，而且也增強了建筑結(jié)構的抗彎曲能力，提高了其承受能力，確保了結(jié)構安全。有利于延長結(jié)構的使用壽命，對結(jié)構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合材料，比任何傳統(tǒng)加固技術都有優(yōu)越性，能極大的提高建筑結(jié)構的堅固程度。

　　4 CF RP加固鋼結(jié)構技術在船舶上的應用

　　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�體當作變截面空心梁。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)構也如此，鋼結(jié)構可使整體船體得以加固。

　　然而，傳統(tǒng)船體具有復雜性特點。因為艙室內(nèi)設置了很多設備，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)構設計，避免粘貼施工難度遞增;另外一方面針對錯綜復雜的管系，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，克服施工難度，促使航行安全，增加船舶實用功能。

　　5 小結(jié)

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

　　【參考文獻】：

　　【1】 李青松，趙春生.預應力CFRP加固鋼結(jié)構技術初探.山西建筑[J]，2017，33357-58.

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

　　推薦閱讀：《船舶標準化與質(zhì)量》Shipbuilding Standardization & Quality(雙月刊)曾用刊名：船舶標準化簡訊;船舶標準化;1973年創(chuàng)刊。

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