碳纤维在三河闸牛腿加固中的应用.doc

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1、发表在《水利水电技术》，2005年5期碳纤维在三河闸牛腿加固中的应用张立师摘要：碳纤维加固修复混凝土结构技术是近年来在美日等发达国家兴起的一项新型加固技术。该技术具有强度高、重量轻、施工简便等优点。三河闸在江苏省水利工程中首次运用了该项技术，采取粘贴碳纤维布的方法，提高了牛腿的抗剪、抗弯性能，延长了工程的使用寿命。关键词：碳纤维 混凝土加固修补水闸ApplicationofCarbonFibreforStrengtheningSuspensionGirderofSanheSluiceZhangLishi(AdministrativeDepartmentofSanheSluice,Hon

2、gze,JiangsuProvince,China,223126)Abstract：Itisthenew-typereinforcementtechnologyappearinginthedevelopedcountriessuchasAmericaandJapaninrecentyearsthatnamedcarbonfibrestrengthensandrepairsconcretestructure.Thistechnologyhashigh,light,suchadvantagesasconstructionissimpleandconvenientofintensity.Sa

3、nheSluiceusethistechnologyforthefirsttimeinthehydraulogyengeeringsinJiangsuProvince,takesandpastesthecarbonfibreclothmethod,haveimprovetheresistingandcutting,andresistingcurvedperformanceofconcretesuspensiongirder,haslengthenedprojectservicelife.Keywords:carbonfibreconcretestrengthenrepairsluice

4、1．工程概况三河闸位于洪泽湖东南角，淮河入江水道的控制口门，设计流量12000m3/s。三河闸于1968年加固时在闸身上游侧增设了钢筋混凝土结构的检修门起吊牛腿，共127根。牛腿顶面高程20.45m，长1.5m，挑出工作桥面0.625m。牛腿端部截面尺寸为0.2m×0.24m。由于牛腿结构设计不合理，施工质量较差，1998年起牛腿混凝土出现破损、剥落、露筋、裂缝等现象。多次采用传统的水泥砂浆方法进行修补，但仍有上述不良现象发生。2004年7月，三河闸管理所引进了碳纤维对牛腿进行了加固。这是碳纤维在江苏大型水利工程中的首次运用。2．碳纤维材料的特点碳纤维复合材料(CarbonFiberR

5、einforcedPlastic)加固修复混凝土结构技术是近年来在美日等发达国家兴起的一项新型加固技术。该项技术是利用树脂类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。它的主要特点有以下五点。（1）强度高。碳纤维加固材料强度普遍较钢材为高，碳纤维强度可达钢材的10倍以上。（2）极好的环境防护效果。用环氧树脂胶粘于混凝土结构表面，有良好的防风砂、碳化及防水性能。（3）重量轻。其比重较轻，在几乎不增加自重的情况下达到高强度的加固效果。（4）施工简便。碳纤维重量轻，一般只需手工操作，不受施工空间的限制。施

6、工进度快。（5）不受形状限制。不论方形、矩形、六角形及各类不规则形状，加固后均可保持物体原状，不影响表面装饰。碳纤维加固修补技术是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，碳纤维加固在不增加结构的荷重的前提下达到高效加固的目的。两者性能比较见表1。表1碳纤维与普通粘钢性能指标比较表项目碳纤维普通粘钢抗拉强度（MPa）3500210单层厚度（mm）0.1～0.23～6密度（g/cm3）1.87.8协调性抗撕裂性能差，与原结构协调性差抗撕裂性能好，与基层紧密结合，协调性好施工方便，快速，施工质量易控制自重大，需破坏原有结构，施工质量难控制后期维护耐酸、耐碱，无需维护需定期进行

7、防锈、除锈处理3．加固方案三河闸检修门起吊牛腿兼有抗剪和抗弯作用，设计抗剪能力为43.6kN，抗弯承载力为42.9kN·m。原结构破坏形态主要为剪切破坏，部分为受拉筋不足破坏。根据工程实际情况，对三河闸127根牛腿全部加固，加固范围为牛腿挑出工作桥面部分。加固时采取粘贴横向和纵向碳纤维布相结合的方法提高牛腿的抗剪和抗弯性能。即垂直牛腿轴向粘贴全封闭300型（300g/m2）碳纤维包箍，提高牛腿的抗剪性能；在牛腿顶部沿轴向粘一层300型（300g