裂縫產生的原因有:

  1、 在設計外荷載作用下,由於結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮,從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸,LRB隔震墊理論計算該處不會存在彎矩,但實際該鉸仍然能夠抗彎,以至出現裂縫而導致鋼筋鏽蝕。


  2、 橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,在常規計算中難以用准確的圖式進行模擬計算,一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構件挖孔後,力流將產生繞射現象,在孔洞附近密集,產生巨大的應力集中。在長跨預應力連續梁中,裂縫灌注經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束,設置錨頭,而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此,若處理不當,在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。


  實際工程中,次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起,僅是按常規一般不計算,鋼筋外露但隨著現代計算手段的不斷完善,次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如現在對預應力、徐變等產生的二次應力,不少平面杆系有限元程序均可正確計算,但在40年前卻比較困難。在設計上,應注意避免結構突變(或斷面突變),當不能回避時,應做局部處理,如轉角處做圓角,突變處做成漸變過渡,同時加強構造配筋,轉角處增配斜向鋼筋,對於較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。


  荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位。但必須指出,如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結構達到承載力極限的標志,是結構破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。


碳纖維產業要從“有”到“好”




  目前,國產碳纖維技術和產業化水平顯著提高。特別是最近10年,高性能碳纖維及其複合材料在關鍵技術、裝備及應用等方面取得了突破性進展,初步建立起國產碳纖維制備技術研發、工程實踐和產業化建設的較完整體系,技術發展速度明顯加快,產品質量不斷提高,環氧樹脂建材有效緩解了國防建設重大工程對國產高性能碳纖維的迫切需求。不過,我國碳纖維產業整體發展水平仍與國外存在較大差距。“十三五”時期,我國碳纖維產業要實現從“有”到“好”,既需要行業不斷加大技術創新力度,也需要國家的政策支持。


  目前,國內大小碳纖維生產企業有近40家。其中,擁有千噸以上規模生產線的企業4家,擁有500噸級生產線的企業5家。國產碳纖維年產能達到1.96萬噸,主要產品為12K及以下規格小絲束PAN基碳纖維。其中,T300級碳纖維性能達到國際水平,已進入產業化發展階段,並在航空航天領域得到了應用;T700級碳纖維已建成千噸級生產線,鋼筋外露產品進入應用考核階段,低成本幹噴濕紡T700級碳纖維已經實現規模化生產;T800級碳纖維噸級線建成並已實現批量生產。但高模、高模高強碳纖維的工程化制備技術及更高等級碳纖維的制備關鍵技術還有待攻關。


  此外,由於低成本、穩定化、規模化生產技術的欠缺,絕大多數碳纖維產品的成本與市場售價倒掛,我國碳纖維企業面臨著國內企業間惡性競爭和國外企業惡意壓價的內憂外患,生存狀況不容樂觀。


  相比之下,國際碳纖維產業及下遊應用市場均呈現欣欣向榮的景象,一方面國際碳纖維應用市場繼續以6%~8%的年增速不斷擴大,應用領域進一步拓展;另一方面,全球各大碳纖維制造商已陸續宣布了大幅擴產計劃,市場競爭空前激烈。


  “十三五”時期,我國碳纖維產業發展的主要任務不是繼續新建產能、低水平重複,而是有效利用現有產能,進一步開發低成本、穩定化、規模化碳纖維制造技術,不斷提高產品品質,增強企業的市場競爭力。


  具體來講,技術方面要實現從跟蹤創新到原始創新的跨越,使國產碳纖維技術、產品性能、生產成本與國際先進水平相當。重點突破國產T300級、T700級碳纖維的低成本、穩定化、規模化生產技術,使碳纖維質量價格與進口產品相當,產品性能全面滿足工業領域使用要求;突破百噸級國產T800級高強中模碳纖維工程化制備技術,產品性能指標達到日本東麗T800水平;開展更高等級碳纖維制備的關鍵技術開發,實現國產碳纖維品種系列化和工藝多元化;努力提升國產裝備的設計制造和二次改造升級能力,確保設備與生產工藝相適應,實現國產裝備的自主保障。


  產業化方面,應當通過體制機制創新,進一步鞏固骨幹企業的優勢地位,形成一定數量、穩定發展的碳纖維生產—應用產業鏈,通過能源、交通、建築、體育等下遊市場的應用牽引,做大做強碳纖維產業,實現各領域用碳纖維的全品系自主保障能力。


  為此,“十三五”時期,希望國家能夠加強頂層設計。一方面通過產業政策傾斜,引導碳纖維研究、生產和應用單位強強聯合、協作發展,鼓勵企業作為創新主體發揮積極性和主動性,大力推動碳纖維—中間產品—複合材料應用全產業鏈的建立和完善,真正將國產碳纖維的應用落到實處,解決目前碳纖維生產企業的生存出路問題;另一方面,建立產品應用獎勵機制,通過銷售後補貼、電力補貼、流轉稅返還、增值稅返還、貼息或無息貸款等優惠政策,鼓勵碳纖維企業的生產銷售行為及市場應用開發,減小企業的資金壓力,提高生產積極性,讓我國碳纖維產業不僅“能生存”,而且“活得好”。需要了解更多碳纖維制品的可以進入www.strongsolid.com.tw

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