天津建筑加固公司 ，天津碳纖維建筑加固 ，【陸工】，天津建筑加固公司 ，天津碳纖維建筑加固，天津房屋加固公司，摘 要：本文分析了碳纖維布在加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)受彎性能中的受力特點，并根據(jù)近幾年來在天津地區(qū)的工程實踐，總結(jié)了粘貼碳纖維布加固的施工工藝要求和質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：碳纖維布；橋梁加固；施工工藝

1 碳纖維布加固的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的粘鋼法等其他加固工藝相比，采用碳纖維布加固舊橋具有以下幾個方面的優(yōu)點：

①不增加結(jié)構(gòu)恒載及斷面尺寸：碳纖維布的自重一般僅為150~450g/m2，設(shè)計厚度為0.111~0.167mm，對整個結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響微乎其微，可忽略不計。

②可適應不同結(jié)構(gòu)的外表尺寸，成型方便：特別對于斜、彎、坡及異型結(jié)構(gòu)的加固，若采用傳統(tǒng)的粘鋼法等加固措施，施工難度大，而采用碳纖維布加固法，因碳纖維布的隨型性極強，可以隨結(jié)構(gòu)外形變化任意施工。

③對原結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生新的損傷：碳纖維加固補強系采用配套樹脂等粘結(jié)材料，不需要設(shè)置錨固螺栓和開鑿混凝土等，因而不會對已經(jīng)損傷的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的破壞。

④碳纖維布具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性：由于加固只使用碳纖維布和配套樹脂，因而具有耐酸、堿、鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能。

2 碳纖維布加固的材料要求

加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。加固混凝土構(gòu)件時，按構(gòu)件的不同受力特點用粘結(jié)材料將碳纖維布有序地纏繞粘貼于構(gòu)件表面，實現(xiàn)對構(gòu)件變形的約束并因此提高構(gòu)件的極限強度和承載能力。

在舊橋加固的應用過程中，碳纖維布的抗拉強度一般不宜小于3000mpa，彈性模量不小于2.1x105 mpa。根據(jù)碳纖維布的品質(zhì)不同，其厚度一般在0.11~0.43mm之間，幅寬在20~100cm，卷材長度為50~100m。對于橋梁加固工程而言，單層碳纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/m2，一般不超過450 g/m2，若施工質(zhì)量有可靠保證的前提下，單層碳纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600 g/m2。

粘結(jié)材料是保證碳纖維布與混凝土共同工作的關(guān)鍵，粘結(jié)材料需要有足夠的剛度和強度，同時也要有足夠的韌性。

粘結(jié)材料一般是由主劑和固化劑配制而成，通常分為適合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型兩種類型。主劑和固化劑按照工藝要求與規(guī)定的比例混合均勻，以形成所需要的底層樹脂、找平樹脂、粘結(jié)樹脂。底層樹脂、找平樹脂的正拉粘結(jié)強度一般不得小于2.5mpa和被加固混凝土的抗拉強度標準值。粘結(jié)樹脂在粘結(jié)材料中起著至關(guān)重要的作用，因此其性能指標要求一般按照表1內(nèi)的數(shù)據(jù)來進行控制。

表1    粘結(jié)樹脂性能指標要求

3 碳纖維布加固的受力特點

碳纖維布加固鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件，是通過將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維布后，在構(gòu)件受拉區(qū)混凝土開裂前，碳纖維布的應變很小，基本不發(fā)揮作用；在混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參與共同受力，應變增長加快；而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應變增長迅速加快，其高強高效的性能得以充分體現(xiàn)。

碳纖維布加固混凝土構(gòu)件，在提高其抗彎承載力時，還可能對抗彎構(gòu)件的破壞形態(tài)產(chǎn)生影響。當碳纖維布用量過多時，構(gòu)件的破壞形態(tài)將由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。同時，由于碳纖維為完全彈性材料，它與鋼筋的共同工作會減弱鋼筋塑性性能對構(gòu)件延性的影響。碳纖維布用量過多，構(gòu)件延性將有所降低，一旦發(fā)生拉斷或剝離等脆性破壞，具有突發(fā)性，故碳纖維布用于鋼筋混凝土梁式橋的加固補強時，應根據(jù)實際情況合理使用。

4 碳纖維布加固的施工技術(shù)與質(zhì)量控制

（1）施工技術(shù)

碳纖維布加固技術(shù)是依賴于碳纖維布與混凝土表面的粘貼效率，所以一般要求基面的混凝土強度等級不低于c15，同時要求被加固構(gòu)件應具有良好的保護層，即基面平整且具有一定強度。對于構(gòu)件有剝落、起皮、腐蝕、裂縫及嚴重碳化等表面缺損，必須先進行修復，并應將粘貼基面打磨平整、整理干凈，而且不應有尖銳楞角和浮灰粉塵，以防止碳纖維布的局部破壞和粘貼失效。

涂刷底層樹脂時，一般按比例準確配制好膠水后攪拌均勻，且一次調(diào)和量應在可使用時間內(nèi)用完，以確保粘結(jié)質(zhì)量。在涂刷過程中，要用滾筒或刷子均勻地涂抹在基面上，實際施工時要注意直橫均勻涂抹，自然風干。若在冬季施工時，則膠的粘度較高，不能涂得太厚，底膠硬化后，在表面有凸起部分時，要用磨光機或砂紙打光；待底膠手指接觸干燥后，才可以涂刷找平樹脂與粘結(jié)樹脂。

用碳纖布加固混凝土構(gòu)件，一般都采用薄布多層的粘貼方法，使其與粘結(jié)材料充分浸潤，并用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使碳纖維布與浸漬樹脂充分結(jié)合，以確保粘結(jié)效率。由于在實際施工過程中，經(jīng)常需要對碳纖維布進行搭接和截斷處理，對于加固用的碳纖維布一般不宜采取沿主纖維方向的搭接，尤其是對受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件受拉區(qū)的加固。根據(jù)國內(nèi)外對碳纖維布與混凝土間的粘結(jié)錨固的試驗結(jié)果，粘結(jié)應力主要集中于端部100mm范圍內(nèi)，粘結(jié)破壞是脆性的，且粘結(jié)應力一般不會產(chǎn)生擴展。因此，若碳纖維布確需搭接時，其搭接部位應避開構(gòu)件應力*大區(qū)段，搭接長度不應小于100mm，且搭接端部應平整無翹曲。若碳纖維布需多層搭接，則各層接口位置，不應在同一面，其接口位置的相互凈距一般應大于200mm。

在碳纖維布加固施工時，對于周圍環(huán)境的溫度和濕度都有一定的要求，一般施工時都應在5℃以上的溫度條件下進行，且濕度過大對于樹脂固化有著不利的影響，因此在雨天和可能結(jié)露的天氣，應當停止施工。

（2）施工時質(zhì)量控制

⑴施工溫度

由于環(huán)氧樹脂在低溫下固化過程比較緩慢，涂層不易均勻，因此一般施工溫度都選擇在15℃~28℃的溫度下進行施工。如果施工時氣溫較低，必須采取相應得加溫養(yǎng)護措施，如用紫外線燈烘烤等措施來進行施工。

⑵應保持成型所需要的壓力

橋梁粘結(jié)加固補強工程，大多數(shù)都是在梁（板）的底面進行，由上而下進行粘貼。無論采用哪一種補強材料，如果成型時施加的壓力不足，勢必會造成加固補強層下墜，與混凝土之間的粘合不緊密，以致使補強層材料發(fā)生脫落，影響加固補強的效果，特別對于較長的梁體加固而言，可以在粘貼范圍內(nèi)設(shè)置碳纖維布u型箍錨固（圖2）。u型箍應在粘貼范圍內(nèi)均勻布置，、而且一般在端部需設(shè)置一道，u型箍的粘貼高度宜伸至板底面，每道u型箍的寬度與厚度均不宜小于受彎加固碳纖維布寬度的一半。

⑶空鼓處理

粘貼時樹脂涂刷要均勻，并用力刮平，將氣泡擠出來，以免形成空鼓和脫膠，影響加固補強的效果。若檢查發(fā)現(xiàn)粘貼出現(xiàn)了空鼓現(xiàn)象，可采取注入環(huán)氧樹脂法、割刀切入填充樹脂修補法、補丁修補法等措施予以彌補。

5 工程效果

（1）金山區(qū)興塔南徐渡橋

該橋是八十年代由天津市金山區(qū)水利部門建造的單孔56m鋼筋混凝土桁架拱橋，橫斷面為3片桁架拱加微彎橋面板組成。橋面全長65m，橋面總寬6.1m。原橋梁設(shè)計荷載等級為汽車-10級，履帶-50。根據(jù)建設(shè)單位的要求，將橋梁結(jié)構(gòu)荷載等級提高為汽車-15級，經(jīng)驗算，跨中約l/3范圍內(nèi)的正彎矩不足，距橋臺約l/3位置處的負彎矩不足，為避免對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的損傷，因而采用碳纖維布加固的措施。橋梁各肋上下緣，粘貼碳纖維布加固，碳纖維布采用厚度0.167mm，重度300g/m，纖維抗張強度不小于3500mp,拱肋上緣負彎矩*大區(qū)10m范圍內(nèi)采用粘貼兩層碳纖維布進行加固，下緣跨中正彎矩*大區(qū)段采用粘貼三層碳纖維布進行加固。粘貼完成后表面涂刷一層水泥砂漿，使結(jié)構(gòu)外觀顏色一致。經(jīng)過荷載試驗表明，橋梁在經(jīng)過碳纖維布加固補強后，橋梁的荷載等級由汽車-10級，履帶-50提高到了汽車-15級，滿足了車輛通行能力的要求。

（2）滬寧高速公路立交工程2#a獨立機孔橋

該橋為單跨簡支板梁橋，主梁為普通鋼筋混凝土板梁，橋長8m，拓寬橋梁分為左右兩幅橋,橋?qū)捒傆?1.5m，橋臺為重力式素混凝土橋臺。由于橋臺臺身沒有布設(shè)鋼筋，上部結(jié)構(gòu)板梁產(chǎn)生的溫度應力通過支座傳遞至橋臺，致使臺身受彎，出現(xiàn)橫向裂縫。經(jīng)現(xiàn)場觀測，橋臺臺身距臺帽40~60cm處有橫橋向裂縫，裂縫細長。

為保證結(jié)構(gòu)**和避免裂縫進一步增大提高橋梁臺身的抗彎能力，針對臺身裂縫，進行了加固維修。首先原有臺身裂縫均采用持續(xù)低壓注射修補工法進行修補，再用環(huán)氧砂漿封閉裂縫。然后采用對碳纖維布對橋臺臺身進行加固，碳纖維布間距為1m一道，每道粘貼三層碳纖維布，碳纖維布采用寬度250mm，厚度0.11mm，纖維抗張強度不小于3400mpa,拉伸彈性率2.45x105mpa,兩幅橋碳纖維布面積共48.2m2。橋臺臺身在使用碳纖維布加固后，經(jīng)過了三年左右的運營，臺身裂縫的生長得到了有效的遏制與封閉，橋梁病害得到了很大程度的緩解，從而提高了橋梁結(jié)構(gòu)的整體**性能。

6 小結(jié)

粘貼碳纖維布結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，已經(jīng)得到較為廣泛的應用。該項技術(shù)是結(jié)構(gòu)性加固技術(shù)，對于橋梁的**運行致關(guān)重要。加固施工時，務必嚴格控制原材料質(zhì)量和施工質(zhì)量，以充實發(fā)揮該項技術(shù)的優(yōu)勢。

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