碳纖維單向布加固砼技術(shù)在舊橋改建中的應(yīng)用

《碳纖維單向布加固砼技術(shù)在舊橋改建中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、碳纖維單向布加固砼技術(shù)在舊橋改建中的應(yīng)用摘要：碳纖維單向布與配套樹脂材料是加固維修鋼筋砼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的新材料、新工藝。在北京北四環(huán)路健翔立交橋改建中，為使原鋼筋砼蓋梁設(shè)計荷載由汽車—5級提高為汽車—超20級，采用了此技術(shù)進行加固補強。用此新技術(shù)、新材料加固的工作量之大在北京市政、公路工程尚屬首例，同時也取得了較大的經(jīng)濟效益。本文對該材料性能與施工工藝等有關(guān)技術(shù)問題做一介紹。6碳纖維單向布加固砼技術(shù)在舊橋改建中的應(yīng)用摘要：碳纖維單向布與配套樹脂材料是加固維修鋼筋砼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的新材料、新工藝。在北京北四環(huán)路健翔立交

2、橋改建中，為使原鋼筋砼蓋梁設(shè)計荷載由汽車—5級提高為汽車—超20級，采用了此技術(shù)進行加固補強。用此新技術(shù)、新材料加固的工作量之大在北京市政、公路工程尚屬首例，同時也取得了較大的經(jīng)濟效益。本文對該材料性能與施工工藝等有關(guān)技術(shù)問題做一介紹。6關(guān)鍵詞：碳纖維單向布　加固砼技術(shù)　應(yīng)用一、概述碳纖維單向布具有高強度、高彈性模量和耐久性好等優(yōu)點。應(yīng)用專用的樹脂和碳纖維布，按設(shè)計要求粘貼于砼表面，從而達到結(jié)構(gòu)物加固補強效果。通過對梁、板、柱等進行加固前后大量對比試驗，力學(xué)性能顯著得到提高，據(jù)試驗研究統(tǒng)計粘貼一層碳纖維單向布

3、的梁板，其抗彎性能可提高5～8%。此技術(shù)與其他粘鋼、噴射砼等加固技術(shù)相比，具有自重小、施工簡便、施工周期短和耐久性好等特點。美國、日本等國于二十世紀八十年代開始進行實驗研究，目前已經(jīng)大量使用此技術(shù)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，僅日本1997年用于加固修復(fù)的碳纖維布使用量就達70萬m2。我國近兩年來，科研單位和院校在這方面的研究和應(yīng)用做了大量工作，生產(chǎn)出一系列的碳纖維復(fù)合材料，使工程降低了費用，同時也取得了較成熟的設(shè)計方法和施工經(jīng)驗，為廣泛推廣該技術(shù)創(chuàng)造了有利條件。二、立交橋改建工程設(shè)計簡介健翔立交橋位于北京的北四環(huán)路與八

4、達嶺高速路相交處，于1998年建成。橋梁上部結(jié)構(gòu)為6跨、L＝18m預(yù)應(yīng)力砼簡支梁。中央設(shè)隔離帶，兩側(cè)為雙向機動車道，兩外側(cè)為非機動車道，全寬55m。隨著城市交通量的增長，立交橋現(xiàn)有的寬度已不能滿足交通量的需要，為確保四環(huán)路成為城市快速路，需將現(xiàn)況橋梁向南、北兩側(cè)拓寬至72m，將現(xiàn)兩外側(cè)的非機動車橋改建為輔路橋，并新建非機動車橋。現(xiàn)況橋上部結(jié)構(gòu)主梁和中墩蓋梁，對應(yīng)機動車道部分的荷載均按汽車—超20級、掛車—120設(shè)計，而對應(yīng)非機動車道的上部結(jié)構(gòu)主梁和中墩蓋梁荷載均按汽車—15級、掛車—80進行設(shè)計，并且改建為輔

5、路橋后要求荷載均為汽車—超20級、掛車—120。現(xiàn)非機動車橋的主梁拆除更換，但各中墩蓋梁的機動車和非機動車中間未斷開，為三跨一聯(lián)的變截面普通鋼筋砼連續(xù)結(jié)構(gòu)。經(jīng)反復(fù)核算比較，為盡量減小蓋梁正負彎矩區(qū)的補強加固工作量，一方面采用了減輕橋梁自重措施，將砼橋面改為輕質(zhì)(容重為19KN/m3)砼橋面，另一方面加寬中墩蓋梁下墩柱寬度，蓋梁的正負彎矩及剪力均相應(yīng)減小，這樣對應(yīng)機動車部分蓋梁的現(xiàn)鋼筋配置可滿足設(shè)計要求，而對應(yīng)輔路(現(xiàn)非機動車橋)部分蓋梁按現(xiàn)配筋其應(yīng)力與設(shè)計要求相差10～15%。為節(jié)省工程投資，且根據(jù)現(xiàn)四環(huán)路交

6、通不允許中斷的情況，經(jīng)有關(guān)部門批準，確定將全橋的5排中墩蓋梁的20個正負彎矩區(qū)進行補強加固處理，全橋蓋梁加固面積395m2，其具體加固位置見圖。三、加固方案和材料的選定1加固方案的選定各中墩蓋梁原設(shè)計為隱形蓋梁給加固工作帶來較大的困難，最早提出采用噴射鋼纖維砼和外包鋼板的加固方案，因主梁梁端在跨間處距蓋梁外側(cè)面僅5cm，經(jīng)計算比較與施工空間的限制上述兩方案可行性較小，最后確定選用碳纖維復(fù)合材料進行補強加固。碳纖維布的極限抗拉強度高于普通鋼筋的10倍以上，而彈性模量也與鋼筋相近，較適合于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的補強加固工

7、程。另外施工簡便，適用于要求施工周期短的加固工程。26材料的選定近二、三年來，我國引進了美國、日本生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料，進行了一些工程的加固，并取得了較好效益，但費用高影響推廣應(yīng)用。近期由于國產(chǎn)化系列的碳纖維復(fù)合材料的出現(xiàn)，為該工程材料的選用奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)比較采用北京鐵華大眾科技發(fā)展有限公司的碳纖維布和配套樹脂，其中碳纖維布采用的是國外進口優(yōu)質(zhì)絲，質(zhì)量可靠穩(wěn)定，費用較低。產(chǎn)品通過國家級質(zhì)檢部門的嚴格檢驗，各項性能指標已達到國外同類產(chǎn)品的水平。下面是碳纖維單向布和配套樹脂的規(guī)格及與日本同類產(chǎn)品(日鐵系列指標)

8、性能對比結(jié)果(見表1～5)。碳纖維單向布性能對比表2碳纖維單向布的規(guī)格表1CFC日鐵FTS測試方法牌號單位面積碳纖維布的質(zhì)量g/m2拉伸強度MPa3730393040503400非標CFC20200±10拉伸模量GPa235230非標CFC25250±10抗剪強度MPa114非標CFC—30300±10粘結(jié)強度MPa256JISK54006注：用于加固補強表面處