碳纖維布在金華橋加固中的應(yīng)用

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1、www.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cn碳纖維布在金華橋加固中的應(yīng)用摘要：碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。本文介紹了金華橋采用碳纖維布加固的設(shè)計方法、施工工藝及施工過程中的質(zhì)量控制要點。關(guān)鍵詞：公路橋　碳纖維布　加固1.前言碳纖維布應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固已有十年以上，在國外已經(jīng)被普遍采用，在國內(nèi)碳纖維布加固工藝己成為土要工程的一個新領(lǐng)域。在最近幾年中，碳纖維布在公路橋梁結(jié)構(gòu)加固中得到大力推廣和應(yīng)用，而我市利用碳纖維布加固橋梁尚屬首次。本文所敘的加固工程是采用碳纖維布加固技術(shù)達(dá)到舊橋加固的事例。2.工程簡介金華橋位于云浮市區(qū)南山

2、河上，全長56.4米，全寬為9.5m，上部構(gòu)造為2×25m鋼筋混凝土剛架拱，一跨采用三片剛架拱片作為支承，下部為重力式墩臺，淺挖擴大基礎(chǔ)。該橋運營二十多年，出現(xiàn)了各種不同程度的病害。2005年4月，廣東省公路工程質(zhì)量監(jiān)測站對金華橋的進行了全面檢測，檢查情況如下：在兩片邊拱肋和拱腳處均有兩三條細(xì)小裂縫，裂縫寬度為0.15mm，裂縫長度最長約30cm，中間拱肋拱腳處裂縫較少。部分斜撐根部出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度約為0.6mm；弦桿下橋墩支承處砼破損、露筋。由此可見，該橋梁存在嚴(yán)重的安全隱患，亟待加固維修。3.加固方案與設(shè)計3.1加固方案的選擇由于本橋處于市區(qū)的交通繁忙路段，因此要求交通封閉的

3、時間要盡可能短，同時由于該橋建于上世紀(jì)80年代，當(dāng)時采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對較低，因此要求加固時盡量不增加舊橋的荷載。為此，本工程采用了碳纖維布加固的方案。3.2碳纖維布加固方案的特點①不增加恒載及斷面尺寸碳纖維布的自重僅為200～300g／m2，設(shè)計厚度為0.111—0.167mm，加上環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料的自重也很輕，對整個結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響微乎甚微，可忽略不計。同時，碳纖維布可以多層粘貼。根據(jù)補強的要求，碳纖維布可以在一個部位重疊粘貼，充分滿足補強的要求。這一優(yōu)點更是傳統(tǒng)補強方式所難以比擬的。本工程采用碳纖維布加固對原截面的幾何尺寸影響幾乎沒有，保持了原剛架拱的受力體系。相

4、比增大拱肋截面改變了剛架拱肋原有的拱軸線，不利于拱肋的受力。②施工簡便碳纖維布柔軟，對被補強物沒有形狀要求，無需預(yù)制材料、大型施工機械和現(xiàn)場固定設(shè)施，工期短。③采用碳纖維布加固補強，對原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的損傷碳纖維布加固補強系采用環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料進行粘貼，不需要設(shè)置錨固及開鑿混凝土等，因而不會對已經(jīng)損傷的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的破壞，更可避免鉆孔時與結(jié)構(gòu)內(nèi)原有鋼筋和預(yù)應(yīng)力素發(fā)生沖突而引起新的問題。④能有效地封閉混凝土的裂縫碳纖維布(片)粘貼在混凝土的表面，不僅封閉了混凝土的裂縫，其高強高模量的特性還約束了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的生成與擴展，改變了裂縫的形態(tài)，使寬而www.lubanwang.cnww

5、w.fujianyongnian.cnwww.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cn深的裂縫變成分散的細(xì)微裂縫，從而提高了混凝土構(gòu)件的整體剛度。⑤碳纖維布具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性碳纖維布是一種復(fù)合材料，幾乎無腐蝕性和磁性以及具有較好的耐熱性，不僅能經(jīng)得起水泥堿性的侵蝕，而且當(dāng)應(yīng)用于經(jīng)常受鹽害侵蝕等腐蝕性環(huán)境時，其壽命也較長。因而碳纖維布加固法，在不利環(huán)境下較其它方法更顯出其優(yōu)異性。⑥不影響結(jié)構(gòu)的外觀碳纖維布的厚度很薄，粘貼固化后其表面還可以涂刷一層與原有結(jié)構(gòu)外觀顏色一致的涂料，而不影響結(jié)構(gòu)的外觀。3.3加固方案先把上部結(jié)構(gòu)拆除，用環(huán)氧樹脂封閉剛架拱片上的所

6、有裂縫，使用碳纖維布對剛架拱片進行加固。順橋向：實腹段下緣滿貼三層碳纖維布，拱腿上緣滿貼兩層，拱腿下緣滿貼一層，斜撐上緣滿貼一層。另對拱腿和斜撐粘貼環(huán)形封閉箍，寬度為25cm，間距20cm。具體方案如下圖所示:3.4主要材料①碳纖維布（CFRP）本工程加固采用日本東麗商事（上海）有限公司生產(chǎn)的UT70-20碳纖維布對橋梁拱片進行加固。主要力學(xué)性能指標(biāo)如下：表1.碳纖維布主要力學(xué)性能指標(biāo)性能單位面積重量（g/m2）抗拉強度值（MPa）彈性模量（×105MPa）極限延伸率%名義厚度mm指標(biāo)300≥4000≥2.3≥1.70.167②粘結(jié)材料粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維布與混凝土共同工作的

7、關(guān)鍵，也是兩者之間傳力途徑中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，粘結(jié)材料應(yīng)有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳力，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘性破壞。此外，由于舊橋的加固均在野外，粘結(jié)材料還應(yīng)能在一般氣候條件下固化，且固化時間合適（一般保證有3小時左右），對組分含量不敏感，具有適宜的流動性和粘度，固化收縮率小。www.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cnwww.lubanwang.cnwww.fujianyongnian.cn粘