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《高强碳纤维在桥墩加固中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1 工程概况该桥位于某在建高速公路上,上部结构为40m预应力混凝土T梁,先简支后连续结构,下部结构为U形桥台、明挖扩大基础,桥墩采用矩形薄壁墩,基础均为挖孔桩基础。在施工过程中该桥4号墩墩身受到意外撞击出现裂缝,该墩为空心薄壁墩,墩壁厚0.5m,墩高为49m,事后检测中心对4号墩裂缝的分布情况、长度、宽度及深度进行了检测。根据检测结果分析墩身裂缝均为竖向裂缝,共发现6条裂缝:正前方4条,最长为14.1m,宽度为0.2mm;左侧1条,长度为18.5m,最宽处为6mm;右侧1条,长度14.1m,宽度为0.1mm
2、;墩身内壁两倒脚处也各有1条裂缝,长度分别为7m和9m,缝宽为0.4mm。桥墩正后方未发现裂缝,裂缝范围在桥墩的上半部分,距地面高度为24~49m。2 加固方案确定2.1 方案确定经过对裂缝的分析,认为桥墩只是出现竖向裂缝,未发现横向裂缝,决定对桥墩进行加固处理:对桥墩开裂范围外侧进行加强,墩身空心部分采用混凝土浇筑密实,从而以确保该桥的耐久性及可靠性,同时为保证工期以及节约成本。该墩为过渡墩,墩顶设计安装滑动支座,根据桥墩受力分析,桥墩承受竖直向下的压力,因墩身无横向裂缝,可以采用抗拉强度高的材料将墩身箍
3、紧,防止受力墩身横向变形,并与墩身共同受力。备选方案有采用外侧粘贴型钢加强,钢筋混凝土加大截面加强和横向粘贴高强度碳纤维布。经过论证决定采用横向粘贴高强度碳纤维布进行补强,补强范围为墩身上半部分24~49m。2.2 碳纤维布的原理利用树酯类粘贴材料将高强度纤维织物粘贴于结构物表面,从而达到对结构物补强加固的目的。可以取代钢筋运用于抗弯、抗剪的结构物加固,直接有效的提高其承载力;通过碳纤维布横向裹筋,可以间接提高核心混凝土的强度和延性。3 碳纤维加固工艺技术3.1 材料采用巨瀚科技股份公司生产的产品。主要实验
4、性能指标见表1~表4。路桥求职路桥招聘路桥英才网英才网3.2 施工工艺(1)工艺程序墩身表面处理→贴片前基层处理→涂底层涂料→采用环氧腻子对构件表面残缺修补→粘纤维片→检查→养护→涂装。(2)工艺要求工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密牢固,保证桥墩桶形成整体,并与原结构共同受力。施工工艺的要求如下。贴碳纤维前对混凝土构件表面进行处理,仔细消除破损、劣化部分,修补裂缝、漏筋除锈、削平凸出部位和棱角等,使碳纤维粘贴后能与墩身紧密结合。在处理好的混凝土表面涂刷能渗透到混凝土内的底层涂料,然后填平表面的凹陷部位,达到表
5、面平整,使两者粘贴紧密并避免粘贴后起鼓。严格掌握贴片的位置和长度,注意进行脱泡和浸渗操作。掌握好每道工序的时间间隔,防止碳纤维片起鼓、脱离、错位。3.3 施工方法(1)基层处理将混凝土表面残缺、破损部分消除干净,直到结构密实的部位,使其表面平整,对外漏的锈蚀钢筋进行除锈;混凝土表面污垢采用清水刷洗,不能使用化学药剂;对混凝土孔洞、蜂窝等凹陷部位采用高标号砂浆填补。对墩身凸出部分(模板接缝、错台)进行削平;棱角用磨光机打磨成圆弧状,圆弧半径不小于20mm。墩身裂缝采用灌缝胶进行处理缝:缝宽小于0.15mm的裂
6、缝用环氧树酯进行表面涂抹,缝宽大于0.15mm的裂缝用灌缝胶灌缝。(2)涂底层涂料路桥求职路桥招聘路桥英才网英才网把底层涂料的主剂和固化剂按规定的比例秤量准确后放入容器内,用搅拌机拌和均匀,每次调和的量应在可使用的时间内用完。在底层涂料中不能添加溶剂,含有溶剂的毛刷或用溶剂湿了的滚筒不得使用。用滚筒均匀的涂抹底层涂料。指触干燥时间根据气温来决定,一般控制1~3h。涂抹完底层涂料后待其干燥固化后,在表面有凸起的部分时,使用砂纸磨光。施工时需要注意的是:要根据当时的温度选择适当的底层涂料,同时在气温5℃以下,相
7、对湿度RH>85%,混凝土表面含水率在8%以上,有结露的可能时,要采取保暖、干燥措施,否则不得施工。(3)表面残缺修补涂底层涂料后墩身表面凹陷部位运用环氧树酯腻子填平,修复至表面平整。使用环氧树酯腻子时,要在相对湿度RH<85%以下施工,腻子涂刮后表面仍存在凸凹糙纹,要用砂纸打磨平整。(4)粘贴碳纤维片确认粘贴表面要干燥,施工时气温保证在5℃以上,相对湿度RH<85%以下,否则不得施工。碳纤维片在运输、储存、裁剪和粘贴过程中严禁受到弯曲,防止碳纤维受损。因此,使用前要采用裁纸刀按需要的长度切断碳纤维片,每段
8、长度不超过6m,如果需要更长的片材时,要防止弯曲,同时在脱泡、渗浸过程中必须加倍谨慎操作。为防止片材在保管过程中损坏,应当天使用多少裁剪多少。贴碳纤维片时顺长方向片材的接头必须搭接10cm以上,搭接部位要多涂树酯,其他工序按正常的进行,片材宽度方向不需要搭接。树酯的主剂和固化剂按规定的比例秤量准确后放入容器内,用搅拌机拌和均匀,一次调和的量应在可使用的时间内用完。贴片前先涂下涂层:用滚筒刷均匀的涂刷粘贴用的环氧树
