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碳纤维布在桥梁加固与养护中的应用

文章出处:人气:-发表时间:2021-11-23 16:53【

1个项目概述

一座桥位于K11O的一部分,建于20世纪90年代初。当时的设计标准是交通部一级公路,公路荷载标准为:吊挂10度,蒸汽20度。整个桥梁是由双向车道组成的,最后形成了两座半跨的桥梁,在桥的中间有独立的车道。桥梁的长度和宽度分别为91m和23.5m,上部结构采用L=13.0m钢筋混凝土空心板梁。下部结构为双柱钻孔灌注桩墩.除直径为1.3m的两个桥台外,其余桥墩为1.2m。



2桥梁状态

通过对该桥的仔细检查,在桥面铺装及承重构件板梁结构中出现了较为严重的问题。这些疾病主要表现在以下几个方面:

(1)板梁纵向裂缝较多,内部钢筋腐蚀严重;

(2)部分板梁混凝土锈蚀、变形较为严重,回弹强度明显偏低;

(3)桥面网状结构裂缝较多,形成的裂缝更明显;

(4)桥梁排水孔堵塞,不能有效排水;

(5)桥梁护栏风化严重,混凝土剥落,钢筋锈蚀。



3维修加固方案的选择与原则

现对目前常用的桥梁修补加固方法进行了简要的介绍和比较。


3.1外包使用钢筋混凝土

将钢筋混凝土外包到原有桥梁上,形成新的土面层,增加了桥身的施工表面,从而提高了桥体的刚度、动力性能和承载能力。这种施工方法相对简单,可以大大有效地提高桥梁的延性、承载能力和刚度,缺点是需要较长的施工周期。


3.2用粘合剂加固

将钢板和桥梁粘合在一起,以提高桥梁的承载能力。这种加固方法的优点是施工快捷方便,对桥梁无重大影响。缺点是桥梁养护费用过高,对环境要求严格,使用环境温度低于60°C。


3.桥外3根钢筋

为了有效地提高桥梁结构的延性和承载能力,可以在原有桥梁结构中设置钢筋,并提供预应力张拉筋。这种加固方法的优点是可以在正常使用的情况下进行施工,施工周期短,施工方便。缺点是需要较高的维修费用,对原桥的隔板和腹板的要求较高。


3.4碳纤维加固

碳纤维布用环氧树脂粘结在桥上,沿受力方向粘贴,最终形成新的复合材料结构。原钢筋混凝土与碳纤维共同构成承载面,从而提高桥梁结构的抗剪抗弯能力。这种加固方法的优点是不增加截面尺寸和结构重量。同时,在不改变机头尺寸的情况下,施工更方便,在不损坏原有结构的情况下,可以提高桥梁的抗疲劳、耐久性和抗腐蚀能力。其缺点是成形弹性模量与强度之比较低。当温度超过60°C时,环氧树脂会软化。


结合该工程板梁病害程度和上述几种养护加固方案的介绍,考虑到宁通公路是我省主要公路之一,交通流量大,长期封闭式交通将增加绕行距离。由于影响较大,因此决定采用两种方案,即更换板条梁和粘贴碳纤维布进行加固和维护。由于板条梁的预制已经成熟,本文不对其进行详细描述。



4碳纤维布在桥梁加固中的作用原理

碳纤维材料在建筑结构应用中具有良好的力学性能,比建筑钢的力学性能强几十倍。粘合能有效地集中碳纤维线的共同强度,提高碳纤维布的抗拉强度。因此,在碳纤维布加固过程中,碳纤维长丝必须在碳纤维布上形成统一的应力面。此时,粘结剂起着极其重要的作用。它不仅能使碳纤维长丝产生集体受力,还能使桥梁结构与碳纤维布共同受力,最终实现桥梁加固。



碳纤维布施工要点

(1)桥头结构的拐角半径应大于或等于20 mm,以降低碳纤维在角部的应力。经过多方面的实践经验,即使通过这种处理,碳纤维布仍有可能在角落被损坏。

(2)混凝土构件表面的修补是非常重要的,它对碳纤维布的性能有很大的影响。

(3)碳纤维布材料能导电,在施工过程中避免与电气设备接触,并在施工过程中采取相应的防护措施。

(4)碳纤维布应牢固粘合。如果把它剥离掉,它就不能在加固方面发挥强大的作用,也不会发挥其良好的性能。

(5)在检测碳纤维布的质量时,可以使用攻丝和手压检查碳纤维布的表面,以确保密实面积大于95%,如果粘结长度不够,则应覆盖300 mm。

(6)在施工过程中,应严格按照要求执行与碳纤维布施工相对应的树脂配比,浸渍应浸泡在碳纤维布中,并在混凝土表面均匀刷胶。施工人员装备齐全,碳纤维布施工时间控制。

(7)碳纤维布的最佳施工时间应大于5°C,在低温环境下需要保温,应注意结构材料的温度与环境温度之间的较大差异,以避免出现漏洞,保证建筑环境湿度在85%以下。

(8)有关碳纤维布的一些支撑材料应密封存放,以防止光线和火灾。施工现场应通风,以确保树脂的安全配置。

(9)施工人员应注意安全,事先采取防护措施。



6碳纤维布加固优势

(1)高抗拉强度:碳纤维布的抗拉强度一般在3000 MPa以上,是普通钢的10倍。用环氧树脂和钢筋混凝土构件粘贴后,加固效果明显。

(2)施工速度快、简单:碳纤维布是一种非常轻的材料。在施工过程中,大型施工设备基本不涉及,操作相对容易。但是,对于特殊地段的跨线桥梁和过河桥梁的修缮加固,需要制定特殊的施工方案,以保证施工安全。

(3)耐酸碱盐介质腐蚀,耐久性好:碳纤维布在加固过程中只使用支撑树脂,不生锈,在自然环境中抗酸、碱。其抗腐蚀特性可应用于不同工作环境下的构件加固.

(4)原有结构不变,外观美观:可根据构件的形状,在施工过程中随意切割粘贴碳纤维布,施工后不增加重量和体积,外涂装饰防火材料。

(5)自重轻,结构自重和截面尺寸基本不需增加,切割方便,具有较好的灵活性,更适合。

(6)能有效地封闭混凝土结构产生的裂缝,延长混凝土结构的使用寿命。

(7)施工周期过短。



7结束语

碳纤维布浆加固施工技术可以有效地加固旧桥。该方法在国际上也得到了广泛的认可,并受到了广泛的重视,也得到了广泛的应用。实践证明,其优越性是我国未来旧桥加固的发展技术。该工程应用后,在技术实施过程中充分体现了其重量轻、施工简单、工期短的特点。由于工期、交通、结构简单等因素的影响,该工程的维修加固质量需要观察和监测2~3个月甚至更长时间。通过对数据的收集和分析,可以准确地评价桥梁修复加固的效果,总结经验,为今后在我省大跨度桥梁或结构较为复杂的桥梁的修复加固中应用奠定基础。


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