试析公路桥梁加固中碳纤维技术应用.doc

1、试析公路桥梁加固中碳纤维技术应用摘要：桥加固问题在近几年被广泛关注，利用碳纤维加固路桥在我国是一个比较新的方法，在介绍碳纤维的各项性能的基础上，分析了碳纤维加固路桥设计的施工技术要点，介绍了粘贴碳纤维片材加固路桥的应用，以供参考。 关键词：危桥加固 碳纤维 加固方法 中图分类号： K928 文献标识码： A 文章编号： 概述 碳纤维加固技术指的是利用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。其特点是自重轻和高强度，具有诸如施工时不需要重型设备、工期短和受旌工场所约束少等等优点，特别适合于曲面及节点

2、等等复杂形势的加固。 碳纤维加固技术的优点 化学稳定性好 在实际的施工过程中我们就可以发现，碳纤维的防水性能非常的好，并且在抗酸碱与防紫外线方面这种材料的表现同样非常出色，这一材料还有一个优点就是能够适应各式各样的环境。如果再在它的表面涂上一层防火漆的话，它还能够起到相当好的防火效果。 该材料的质量轻、强度高 碳纤维材料的特点之一就是强度高、质量轻，这对建筑物整体的质量效果来说具有很重大的意义。碳纤维材料的色彩涂装也是非常方便的，并且还能够保证涂装之后在结构的外部不会看出明显的拼接痕迹。 力学性能非常出色 碳纤维的力学性能非常的出色，能够对不同结构的加固应用起到同样出色的效果，特别是它强大的抗

3、弯拉补强效果，对工程裂缝修补作用明显。 施工的工序相对来说比较简单 在小型工程的实际施工应用里，它的施工工序体现出工期短、改变简单的特点。据有关数据显示，在工程量相同的情况下，这种材料的使用可以使工程的工期缩短至少 24%。 碳纤维在桥梁加固工程中的应用实例 洋江路 3 号桥位于洋江路西段，越东路与越秀路之间，跨越横直江，中心桩号为 K2=565，上不结构为 916M 先张法预砼空心板，桥面连续，角度 90；下部结构为柱式桥墩、台，钻孔桩基础。设计荷载：汽-超20，挂-120，人群 3.5KN/M2。桥梁全宽 35.5m，行车道净宽 16.6m。 设计荷载为汽一 20，挂一 120，人群荷载按

4、照城市桥梁设计荷载标准取值。引桥上部均采用预应力简史空心板梁结构，桥而连续。3 号桥纵向围平坡。横向车行道设双向 15的横坡，桥面铺装结构采用722em 厚 30 号混凝土。3 号桥为城区上十道桥梁，建成至今已有十多年在车辆荷载不断增加及外部环境的作用下，部分结构与材料性能退化，特别是主承构件出现裂缝，混凝上破损，构件锈蚀，小少地方出现病害。因此有必要对 3 号桥吊杆进行更换及对拱肋、吊杆横梁、引桥空心板和桥面铺装等进行必要的加固。桥梁所处地区，工厂、工地密布，过往车辆以重型车辆为主，由于通行车辆的荷载较大，桥梁负荷偏重，这些因素对桥梁造成了损害，已严重影响通车安全。 洋江路 3 号桥采用碳纤

5、维材料加固工程主要是桥上 21 根吊杆横梁和跨越老铁路线的第 36、37 跨宅心板，加固方案的实施由熟练工人和施工队伍来完成。碳纤维材料在双龙大桥加固整修工程施工过程及步骤 施工准备 施工前所有的材料与机具设备事先检查，并妥善安排。修补自裂缝灌浆封闭的施工及如粘胶形成强度期间，为保证修补效果和施工质量选择交通流量较小地段。 施工应在 5以上环境温度条件下进行。如果环境温度低于 5，应使用适于低温的特殊胶种或采用其它加温处理措施。如温度低低于 0应暂停施工。 于 O应暂停施工。 结构表面处理 用砂轮机或磨光机将混凝土劣化层除去，研磨至混凝土基面为止，表面的凸出部分要用角向砂轮磨平，构件转角处应打

6、磨半径大于 2cm 的光滑圆弧。打磨结束后，用吹风机或毛刷将表面粉尘除去，直至表面干净。 涂刷底层胶 按比例将称量好的底层涂料的主剂和固化剂放入容器内均匀搅拌。一次调和量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能再用。严禁在涂料中添加溶剂，含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。 用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料，养护 3 小时到 1 天时间，以指触干燥为准。底层涂料固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土表面，应再补涂底层涂料。当气温在 5以下、相对温度 RH85%，混凝土表面含水率在 8%以上，不能施工，要了解施工部位的温度、湿度，根据其变化选择适当的涂料。 底胶固化后应尽

7、快进行下一道工序，若涂刷时间超过 7 天，应清除原底胶，用砂轮机磨除，重新涂抹。 表面修补 配制环氧腻子时，按规定的主剂与固化剂的比例进行配料，且一次调和量在可使用时间内用完，表面凹陷部位（混凝土接头、模板段差、小孔）要用环氧腻子补平，刮贴环氧腻子要密实，表面顺滑无隆起或凹陷、无划痕，腻子涂刮后，表面仍在的凹凸糙纹，再用砂纸打磨平整。 粘贴碳纤维布 用刀片按规定的尺寸裁切碳纤维布，确认施工面的底层涂料、环氧腻子接触干燥。粘结树脂的主剂和固化剂经称量按规定的比例装入容器，搅拌均匀，用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂（下涂层） ，修正不良的地方要多涂一些。按照设计要求将纤维片贴好，尽量使纤维片和树脂之间不

8、要有空气。为了使空气从纤维片下逸出，可用专用工具罗拉沿纤维方向多滚压几次。 纤维布施工 30 分钟（根据干燥程度）后，用滚筒刷涂抹粘结树脂（上涂层） 。上涂时滚筒刷沿纤维方向移动不得将已贴好的纤维片卷起。上涂后 3 小时到 4 天，进行固化后的空鼓检查处理。对于直径在 10mm 以上 30mm 以下的空鼓，每平方米少于 10 个可以认为合格；若每平方米在10 个以上，则认为不合格，需进行补修；对于直径在 30mm 以上的空鼓，只要出现，即不合格，需要进行补修。 纤维布搭界长度不宜小于 100mm，搭接位置宜避开主要受力区。粘贴立面纤维布时，应按照由上到下的顺序进行。 表面防护 粘贴碳纤维布后，

9、需自然养护 24 小时达到初期固化，以保证固化期间不受干扰。当树脂固化期间存在气温降低到 5以下的可能时，采取有效的升温措施，保证环境温度不低于 5。贴片达到设计强度所需自然养护的时间：当平均气温在 10以下时，需要 14 天；当平均气温在 10以上 20以下时，需要 714 天；当平均气温高于 20时，需要 7 天。在此期间应防止贴片受到硬性冲击。结构施工完毕后，碳纤维表面涂刷改乳胶漆进行表面防护，颜色应与砼相近。 施工质量检验与验收：混凝土表而处理后应平整，无剥落、蜂窝、腐蚀、裂缝等劣化和损伤现象，且应清洁干燥、无油污，拐角粘贴处要有倒角圆弧。树脂涂刷应均匀、表面无流淌。涂刷厚度应满足能渗

10、透至碳纤维布表面。碳纤维布粘贴后，表断应有均匀浸透至表层的粘贴树脂，且无气泡，浸透程度达到指触有湿感。碳纤维在 3 号桥修缮加固工程中的加固效果在使用中得到检验，自加固完成后，裂缝得到有效控制，承载能力部分恢复。 总结 总之：碳纤维质轻高强、耐腐蚀、抗老化，有着优异的力学性能。用其加固补强混凝 土结构施工工期短，施工所需人工少，具有简单便捷的特点，已经广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程。其中碳纤维加固技术以其超强的优势在共用沟工程中和桥梁工程中得到的广泛的应用，相信在将来市政工程中将会得到更广泛的应用。 作者简介 姓名：茹剑锋 学位：工学学士、文学学士 工作：从事桥梁专业设计工作 9 年 业绩：工作期间参与了多条高速，城市立交的桥梁设计，对大跨径连续梁及桥梁加固设计有深入的研究 姓名：阮祥 学位：工学学士 工作：从事桥梁专业设计工作 8 年 业绩：工作期间参与了多条高速，城市立交的桥梁设计，对大跨径连续梁及桥梁加固设计有深入的研究