碳纤维布在桥梁维修加固中的应用研究.doc

1、碳纤维布在桥梁维修加固中的应用研究摘要：随着我国桥梁数量以及使用年限的不断增加，已经开始大量出现影响桥梁性能、耐久性以及安全性的问题，所以，我们必须加强对桥梁的维修加固工作。因此，本文笔者根据个人多年来公路工程公司的工作经验，并结合当前我国桥梁维修加固技术的实际情况，先对碳纤维布的加固原理进行阐述，继而再对碳纤维布的特点进行细致的分析，再对碳纤维加固技术的特点进行叙述，再对碳纤维布的维修加固方法进行详细的论述，最后再结合工程实例阐述碳纤维布加固技术的优越性，希望可以广泛推广碳纤维布在桥梁维修加固中的应用，保证桥梁性能以及质量的同时，加速我国交通运输事业的发展， 关键词：碳纤维布；维修加固；特点

2、；原理；施工步骤 中图分类号： TU71 文献标识码： A 文章编号： 前言 随着桥梁使用年限的不断增加，在多种外力的共同作用下，现阶段我国桥梁大多处于亟需维修加固的状态，但是传统的维修加固方法不仅操作困难，施工周期还比较长，因此，我们现阶段大量采用粘贴碳纤维布的方法。通过相关部门的统计，在梁板粘贴一层碳纤维布就可以提高约 6%左右的抗弯性，因此，我们现阶段需要加大对粘贴碳纤维布方法的研究与投入，通过技术革新等方式，加速该技术的推广。 一、碳纤维布的加固原理 现阶段生产的碳纤维布的抗拉强度可以达到 3000MPa，弹性模量可以达到 2.1105MPa，而伸长率更是可以大于 1.5%，因此碳纤维

3、布在桥梁的维修加固中起到了非常关键的作用。 通过上述数据，我们发现了碳纤维布的力学性能是普通建筑钢材的十几倍，所以我们通过将其粘贴在桥梁结构件的表面，使两者一同受力，大幅度提高结构件的抗剪、抗弯能力。 二、碳纤维布材料以及加固技术的特点 碳纤维布最早应用在航空航天领域中，但是由于其优异的材料性能，我们也逐渐将其应用在土木工程中，并在近年来得到了广泛的应用。作为一种在桥梁加固工程中广泛使用的新型材料，碳纤维布具有下列特点：施工方便，具有随型性的特点；不会对原有桥梁的外观产生影响，不会减小桥梁下部的净空；通过特殊粘结材料的使用，不会影响原有的桥梁结构；通过该技术的使用，有效封闭了裂缝，大幅度增加了

4、混凝土的整体强度；该技术操作便利，很容易即可算出需要粘贴的层数；该材料耐腐蚀性较强，使用在桥梁上时，仍有较长的使用寿命；而且该方法能够在不增加现有结构尺寸以及自重的前提下，大幅度提升桥梁的各种性能；最重要的就是该方法可以对加固效果进行有效地评估，并通过相关的计算，保证加固效果、加固后的可靠度以及使用年限。 三、碳纤维布加固的施工方法 碳纤维布的加固方法主要是：施工准备混凝土的表面处理底层树脂配制找平处理粘贴碳纤维布养护工作。下面我们对施工中的重点进行详细的分析： 1 混凝土的表面处理 1.1 作为最基础的环节，我们一定要将混凝土构件表面的腐蚀、蜂窝、疏松以及剥落处的混凝土剔除干净，使其露出结构

5、层，以便修复材料的使用； 1.2 对于混凝土裂缝处应按照设计的要求对其进行封闭或者灌缝处理；1.3 将被粘贴的混凝土表面的有无、表层浮浆等清洗干净，使其露出内部的结构新面，而且要将其转角处进行打磨，保证圆弧半径小于 2cm。 1.4 保证混凝土表面的干燥与洁净。 2 底层树脂配制 2.1 树脂的配置温度必须要保证在 5以上的环境温度才可以进行，只有在高于 5的环境下才可以进行配套树脂的施工工作，在环境温度达不到时，可以考虑采用升温措施或者采用适用于低温的配套树脂； 2.2 在混凝土的表面应用滚筒将底层树脂均匀的涂抹开，等待树脂表面干燥后才可进入到下一道工序； 2.3 树脂的配置过程需要进行严格

6、的监管，一定要严格按照说明将配比称重置于洁净的容器中，再用搅拌器将其搅拌均匀，每次的拌合量也应根据施工现场的实际情况进行确定，此外还需要对使用时间进行严格控制。 3 找平处理 3.1 混凝土的表面不能存在棱角，需用找平的方法将凹陷部位填补平整； 3.2 为了保证维修加固的质量，必须保证在下道工序进行前找平材料的表面已经干燥。 4 粘贴碳纤维布 4.1 在进行碳纤维布的粘贴之前，一定要做好对加固部位的防线定位工作，其次在根据加固部位的实际大小，对碳纤维布进行适当裁剪； 4.2 在粘贴上碳纤维布后，应通过特质滚筒的滚压，将内部的气泡挤出，使碳纤维布充分吸收树脂，需要注意的是在滚压过程中避免损伤碳纤

7、维布，否则会产生一系列的质量问题； 4.3 如需多层粘贴时，需等待碳纤维布表面干燥后重复进行上道工序；4.4 在进行表层碳纤维布的粘贴时，要用树脂将其浸透。 5 碳纤维布的养护 在粘贴好碳纤维布后，我们需要采用聚乙烯板对其进行 2d 以上的养护，在养护的过程中尤其要注意，避免碳纤维布表面被损伤。特殊条件下，为了保证质量以及耐久性，我们可以通过在表层碳纤维布的表面涂刷年结束之、粉刷 M15 水泥砂浆或者进行喷砂等方式，在增加耐久性的同时，尽量保证其外观颜色与原有结构的一致。 四、碳纤维布在实际工程中的应用分析 广东省中山市的某桥，于 1980 年建成，其设计荷载为汽车-20，挂-100 级，由于

8、广东省近年来经济的飞速发展，大量载重量极大地客车不断地通行，造成桥梁上的车辆总重远远超过了设计荷载，这就给桥梁带来了非常严重的单板受力等问题，以至于出现铰缝混凝土脱落且渗水梁板跨中开裂、桥面铺装破损以及梁板跨中挠度曲线明显等严重危害到桥梁使用寿命以及安全性的现象。因此，在 2008 年，经过勘察、设计专家等的共同努力，得出以下结论：该桥梁的承载能力下降严重，必须立即对梁部和帽梁进行加固，以防出现重大事故。所以当地公路分局立即开始着手对该桥梁的维修加固工作，最后经过管理部门以及多位专家的讨论，也为了保证桥梁的不间断运营，以及尽量优化施工工艺，决定采用碳纤维布加固的方法来对该桥梁进行加固。我们通过

9、下列公式来计算碳纤维布的用量： 其中：M 提载前后的弯矩增加量； rs 钢筋安全系数； Rg 钢筋抗拉设计强度； Ag 加固补强所需钢筋面积； h 截面高度； x 混凝土受压区高度。 在确定了加固部位及计算出所需碳纤维布面积之后,按前述施工流程及注意事项组织人员精心施工。为确保施工质量,每天施工结束前必须对粘贴部位进行检查,若发现局部空鼓现象,要注胶修补,严重的必须重新粘贴。加固后的桥跨及帽梁布置图分别见下图。 桥梁跨底面加固补强图 桥帽梁加固补强图 五、结论 综上所述，受限于过去的设计方法、施工技术以及使用年限等原因，我国的桥来那个大多已经不能满足现在的使用需求，我们需要对其重新进行维修加固

10、。因此，本文笔者对碳纤维布在桥梁维修加固中的应用进行了一系列的分析，希望可以起到抛砖引玉的作用，在保证我国桥梁质量以及使用寿命的同时，为我国的公共交通事业的发展做出应有的贡献。实践证明，碳纤维布技术对于桥梁工程的维修加固来说有着非常好的作用，应用前景非常广泛。 参考文献： 1中华人民共和国国家标准.混凝土结构加固设计规范(GB50367-2007)S.北京：中国建筑工业出版社,2002. 2 匡正曦.浅析公路旧桥加固技术J.黑龙江交通运输,2008,9. 3 张浩丽.论碳纤维布加固技术的发展方向J.太阳能学报,2008,8. 4 魏春森.公路桥梁加固技术的应用J.中国建筑金属结构,2003,8.