碳纤维布在金华桥加固中的应用.doc

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1、碳纤维布在金华桥加固中的应用赖鉴铭（云浮市交通局，广东云浮527300）摘要：碳纤维材料加固混凝土结构技术是一项新型结构加固技术。本文介绍了金华桥采用碳纤维布加固的设计方法、施工工艺及施工过程中的质量控制要点。关键词：公路桥　碳纤维布　加固1.前言碳纤维布应用于钢筋混凝土结构加固已有十年以上，在国外已经被普遍采用，在国内碳纤维布加固工艺己成为土要工程的一个新领域。在最近几年中，碳纤维布在公路桥梁结构加固中得到大力推广和应用，而我市利用碳纤维布加固桥梁尚属首次。本文所叙的加固工程是采用碳纤维布加固技术达到旧桥加固的事例。2.工

2、程简介金华桥位于云浮市区南山河上，全长56.4米，全宽为9.5m，上部构造为2×25m钢筋混凝土刚架拱，一跨采用三片刚架拱片作为支承，下部为重力式墩台，浅挖扩大基础。该桥运营二十多年，出现了各种不同程度的病害。2005年4月，广东省公路工程质量监测站对金华桥的进行了全面检测，检查情况如下：在两片边拱肋和拱脚处均有两三条细小裂缝，裂缝宽度为0.15mm，裂缝长度最长约30cm，中间拱肋拱脚处裂缝较少。部分斜撑根部出现裂缝，裂缝宽度约为0.6mm；弦杆下桥墩支承处砼破损、露筋。由此可见，该桥梁存在严重的安全隐患，亟待加固维修。3

3、.加固方案与设计3.1加固方案的选择由于本桥处于市区的交通繁忙路段，因此要求交通封闭的时间要尽可能短，同时由于该桥建于上世纪80年代，当时采用的技术标准相对较低，因此要求加固时尽量不增加旧桥的荷载。为此，本工程采用了碳纤维布加固的方案。3.2碳纤维布加固方案的特点①不增加恒载及断面尺寸碳纤维布的自重仅为200～300g／m2，设计厚度为0.111—0.167mm5，加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微，可忽略不计。同时，碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求，碳纤维布可以在一个部位重叠

4、粘贴，充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。本工程采用碳纤维布加固对原截面的几何尺寸影响几乎没有，保持了原刚架拱的受力体系。相比增大拱肋截面改变了刚架拱肋原有的拱轴线，不利于拱肋的受力。②施工简便碳纤维布柔软，对被补强物没有形状要求，无需预制材料、大型施工机械和现场固定设施，工期短。③采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤碳纤维布加固补强系采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏，更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的

5、问题。④能有效地封闭混凝土的裂缝碳纤维布(片)粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝土的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。⑤碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时，其寿命也较长。因而碳纤维布加固法，在不利环境下较其它方法更显出其优异性。⑥不影响结构的外观碳纤维布的厚度很薄，粘贴固化后其表面还可以涂刷

6、一层与原有结构外观颜色一致的涂料，而不影响结构的外观。3.3加固方案先把上部结构拆除，用环氧树脂封闭刚架拱片上的所有裂缝，使用碳纤维布对刚架拱片进行加固。顺桥向：实腹段下缘满贴三层碳纤维布，拱腿上缘满贴两层，拱腿下缘满贴一层，斜撑上缘满贴一层。另对拱腿和斜撑粘贴环形封闭箍，宽度为25cm，间距20cm。具体方案如下图所示:53.4主要材料①碳纤维布（CFRP）本工程加固采用日本东丽商事（上海）有限公司生产的UT70-20碳纤维布对桥梁拱片进行加固。主要力学性能指标如下：表1.碳纤维布主要力学性能指标性能单位面积重量（g/m2

7、）抗拉强度值（MPa）弹性模量（×105MPa）极限延伸率%名义厚度mm指标300≥4000≥2.3≥1.70.167②粘结材料粘结材料的性能是保证碳纤维布与混凝土共同工作的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节。因此，粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维与混凝土间剪力的传力，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘性破坏。此外，由于旧桥的加固均在野外，粘结材料还应能在一般气候条件下固化，且固化时间合适（一般保证有3小时左右），对组分含量不敏感，具有适宜的流动性和粘度，固化收缩率小。粘结材料将连续纤维状的碳纤维结合在

8、一起，同时又与混凝土表面粘合的系列粘结材料。主要包括三类材料：底层涂料、整平材料和浸渍材料。本工程采用武汉大筑建筑科技有限公司生产的碳纤维布粘结材料，其主要技术指标如下：表2碳纤维布专用胶底层树脂的主要力学性能指标性能正拉粘结强度拉伸强度5指标≥3.1MPa≥50MPa表3碳纤维布专用胶浸