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1 工程概況

某橋位于K110的一處，在90年代初建立。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為交通部一級公路，公路荷載的標(biāo)準(zhǔn)為:掛—100、汽—20，橋的整體由雙向車道組成，最終形成兩個(gè)半幅橋，橋中間設(shè)分車道。橋的長、寬分別為91m、23．5m，L=13．0m鋼筋混凝土制成的空心板梁作為橋梁的上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)為雙柱式鉆孔灌注樁墩臺(tái)，樁徑除兩橋臺(tái)為Ф1．3m外，其余各墩均為Ф1．2m。

2 橋梁現(xiàn)狀

通過對該橋進(jìn)行細(xì)致的檢測，較為嚴(yán)重的問題出現(xiàn)在橋梁結(jié)構(gòu)的橋面鋪裝和承重構(gòu)件板梁，病害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)板梁出現(xiàn)很多縱向裂縫，而且內(nèi)部鋼筋受到嚴(yán)重腐蝕;(2)部分板梁混凝土腐蝕、霉變現(xiàn)象較為嚴(yán)重，其相應(yīng)回彈強(qiáng)度也明顯偏低;(3)在橋面上有很多網(wǎng)狀裂縫，而且形成的裂縫比較明顯;(4)在橋上的泄水孔被堵住，不能有效排水;(5)橋梁的護(hù)欄已經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重，出現(xiàn)混凝土剝落和鋼筋生銹。

3 維修加固方案的選定及原則

現(xiàn)對目前常用的橋梁維修加固方法作一個(gè)簡單的介紹及比較。

3．1 利用鋼筋混凝土進(jìn)行外包

用鋼筋混凝土在原有橋梁上進(jìn)行外包，形成新的土面層，使橋體構(gòu)建面增大，進(jìn)而使橋體的剛度、動(dòng)力性能和承載能力提高。此種施工方法比較簡單，使橋梁的延性、承載力和剛度能夠大幅度的有效提高;缺點(diǎn)是需要較長的施工周期。

3．2 用粘結(jié)劑進(jìn)行加固

鋼板和橋梁通過粘結(jié)劑粘貼在一起，給橋梁提高承載力。此種加固方法的優(yōu)點(diǎn)為快捷、方便的施工，對橋梁沒有較大的影響;缺點(diǎn)為橋梁養(yǎng)護(hù)過程中費(fèi)用過高，而且粘結(jié)劑對環(huán)境的要求比較嚴(yán)格，它使用的環(huán)境溫度要小于60℃。

3．3 橋體外進(jìn)行植筋

為了使橋梁結(jié)構(gòu)的延性和承載力得到有效提高，可以給原來的橋體結(jié)構(gòu)進(jìn)行植筋，提供張拉預(yù)應(yīng)力筋。此種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在正常使用的情況下進(jìn)行施工，而且工期短、方便;缺點(diǎn)是需要較高的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，而且較高要求原橋梁的橫隔板和腹板良好。

3．4 用碳纖維進(jìn)行加固

碳纖維布用環(huán)氧樹脂粘貼劑粘到橋梁上，并且沿著受力方向粘貼，最后形成新的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，使原有鋼筋混凝土和碳纖維共同形成受力面，使橋體結(jié)構(gòu)能增加抗剪和抗彎的能力。此種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是在截面尺寸和結(jié)構(gòu)自重不增加，以及同時(shí)凈空尺寸不改變的情況下，施工比較方便，而且施工在不損傷原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可以使橋梁的抗疲勞、耐久和耐腐蝕的性能增強(qiáng)。缺點(diǎn)為形成的彈性模量與強(qiáng)度之間的比值低，如果溫度超過60℃時(shí)，環(huán)氧樹脂就會(huì)出現(xiàn)軟化。

結(jié)合本工程板梁的病害程度及以上幾種維修加固方案的介紹，同時(shí)考慮到寧通公路為我省主干道之一，交通流量大，較長時(shí)間的封閉交通進(jìn)行施工增加繞行距離，社會(huì)影響較大，所以決定采用更換板梁和粘貼碳纖維布二種方案進(jìn)行加固維修處理，由于板梁預(yù)制施工工藝已經(jīng)成熟，在此本文不再作具體介紹。

4 碳纖維布在橋梁加固中的原理

碳纖維材料在建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，有很好的力學(xué)性能，它能夠比建筑鋼材的強(qiáng)度大幾十倍;但是，通過碳纖維絲形成的布不能夠形成統(tǒng)一的工作力度，在受到外力作用下，一些較高性能的碳纖維就最先達(dá)到最大拉力強(qiáng)度，同時(shí)退出工作狀態(tài)，最后逐漸把碳纖維絲拉斷，破壞碳纖維的整體拉力作用。如果用粘結(jié)劑來粘貼，能夠有效的把碳纖維絲的共同力量集中起來，增大碳纖維布的抗拉強(qiáng)度。因此，在使用碳纖維布的加固過程中，要使碳纖維絲在碳纖維布里共同形成統(tǒng)一的受力面，而此時(shí)粘結(jié)劑就起著及其重要的作用，它既能使碳纖維絲產(chǎn)生集體受力作用，還能使橋梁結(jié)構(gòu)和碳纖維布共同受力，最終實(shí)現(xiàn)橋梁加固。

5 碳纖維布施工方法

(1)完成對碳纖維布、配套樹脂類粘結(jié)材料的試驗(yàn)工作，取得質(zhì)檢部門的產(chǎn)品性能檢測報(bào)告和產(chǎn)品合格證。同時(shí)要保證配套樹脂類粘結(jié)材料符合相關(guān)使用標(biāo)準(zhǔn)。

表1 碳纖維布力學(xué)性能指標(biāo)

表2 找平材料和底層樹脂膠的性能指標(biāo)

表3 浸粘結(jié)樹脂性能指標(biāo)

(2)施工步驟。先處理橋梁表面，在進(jìn)行涂刷底樹脂，進(jìn)而處理不平整位置，開始涂刷浸漬樹脂，并且粘貼碳纖維布和樹脂，最后進(jìn)行表面防護(hù)。

(3)具體施工技術(shù)。①表面進(jìn)行加固:a把橋體固有表面剝落的混凝土、疏松和腐蝕等問題進(jìn)行清除，讓混凝土結(jié)構(gòu)層裸露，同時(shí)用有關(guān)材料進(jìn)行修復(fù)平整。b根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行封閉和灌縫橋體的裂縫。c打磨平整被粘帖的混凝土表面，使混凝土表面的浮沉、油漬等雜質(zhì)被清理，等到混凝土的結(jié)構(gòu)完全裸露，然后要打磨粘貼位置的導(dǎo)角，形成圓弧狀，而且圓弧的半徑要超過20mm。d保持混凝土表面干燥、清潔，必要時(shí)采用噴燈烘干。②底層樹脂的涂刷:a底層樹脂在配置過程中要嚴(yán)格按照產(chǎn)品工藝說明。b砼表面用滾筒刷把底層樹脂均勻涂抹。樹脂干燥后，立即進(jìn)一步開始下一工序。③找平的施工技術(shù):a找平施工中的材料要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行配置。b用找平材料填補(bǔ)砼表面的凹陷，使砼表面的棱角消失。c用找平材料處理轉(zhuǎn)角，使其形成圓弧狀，而且半徑要大于等于20mm。d找平材料表面干燥后，要立即進(jìn)行下一工序施工。④粘貼碳纖維布技術(shù):a先按要求進(jìn)行裁剪碳纖維布。b配制浸漬樹脂過程中要嚴(yán)格按照產(chǎn)品規(guī)定，把配置好的浸漬樹脂在粘貼部位涂抹均勻。c為了使碳纖維布能充分被浸漬樹脂浸透，需要用滾筒朝著碳纖維方向滾壓，通過多次滾壓除去氣泡。滾壓過程中要防止損壞碳纖維布。d粘貼多層碳纖維布，工藝和上述方法一致，當(dāng)?shù)谝粚拥慕n樹脂干燥后，及時(shí)進(jìn)行下一層的粘貼，e當(dāng)粘貼完最后一層碳纖維布后，把浸漬樹脂均勻涂抹在碳纖維布表面，1-2mm的厚度。⑤表面的防護(hù)施工。7天以后就已經(jīng)完成加固層固化，然后按照施工規(guī)定，做最后防護(hù)工作，開始涂刷面漆進(jìn)行防護(hù)，并保證防護(hù)材料與碳纖維布之間有可靠的粘結(jié)。

6 碳纖維布施工要點(diǎn)

(1)橋體結(jié)構(gòu)形成拐角半徑要大于等于20mm，使角部的碳纖維應(yīng)力減輕，經(jīng)過多面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，即使通過這樣處理，在拐角部位仍可能破壞碳纖維布。(2)修復(fù)混凝土構(gòu)件表面非常重要，它對碳纖維布性能的發(fā)揮有很大影響。(3)碳纖維布材料可以導(dǎo)電，因此施工中要避免接觸電氣設(shè)備，施工中要采取相應(yīng)保護(hù)措施。(4)粘貼碳纖維布要確保牢固，如果出現(xiàn)剝離情況，就不能很好的發(fā)揮加固作用，而且也不能很好的發(fā)揮其良好性能。(5)檢查碳纖維布粘貼質(zhì)量時(shí)，可以用敲擊和手壓的方法來檢測，查看碳纖維布表面粘貼情況，確保密實(shí)面積＞95%;如粘接長度不夠時(shí)，粘貼時(shí)應(yīng)重合300mm。(6)施工過程中，碳纖維布施工所對應(yīng)的樹脂配比要嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，而且浸膠要浸透碳纖維布，均勻的把膠刷到混凝土表面，施工人員要配置齊全，碳纖維布施工粘貼時(shí)間要控制好。(7)碳纖維布的施工最佳時(shí)間要大于5℃，在低溫的環(huán)境下需要做保溫處理，而且也要注意結(jié)構(gòu)材料的溫度和環(huán)境溫度有太大的差異，避免出現(xiàn)漏洞，確保施工環(huán)境小于等于85%的濕度。(8)相關(guān)碳纖維布的一些配套材料要密封保存，防止光和火，施工的場所要通風(fēng)良好，保證安全配置樹脂。(9)施工人員要注意安全，提前做好防護(hù)措施。

7 碳纖維布加固優(yōu)點(diǎn)

(1)抗拉強(qiáng)度高:碳纖維布的抗拉強(qiáng)度一般都在3000Mpa以上，是普通鋼筋材的10倍，將他用環(huán)氧樹脂與鋼筋混凝土構(gòu)件粘貼后一起受力工作，補(bǔ)強(qiáng)效果明顯。(2)施工速度快，且簡便:碳纖維布是一種很輕的材料，施工過程中，大型施工設(shè)備基本不涉及，操作比較容易。但如遇到特殊路段的跨線橋梁、跨河道橋梁的維修加固，對支架搭設(shè)及施工需要編制專項(xiàng)施工方案，保證施工安全。(3)具有抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕及良好的耐久性:碳纖維布在加固過程中只用配套樹脂，因此不存在生銹的情況，而且在自然環(huán)境下耐酸、堿等，有很強(qiáng)的抗腐蝕特性，可以應(yīng)用于各種工作環(huán)境的構(gòu)件加固。(4)不改變原結(jié)構(gòu)，外形漂亮:根據(jù)構(gòu)件的形狀，碳纖維布在施工中可以隨意裁剪和粘貼，施工后不增加構(gòu)建的重量和體積，而且在外面還可以涂刷裝飾和防火材料。(5)自重輕，結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸基本不需要增加;裁剪方便，而且有很好的柔性，比較適用。(6)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫能夠得到有效封閉，使混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命延長。(7)過短的施工工期。

8 結(jié)束語

碳纖維布的粘貼加固施工技術(shù)，能夠有效的把舊橋加固，此種方法也被國際所普遍認(rèn)可，而且很是重視此項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)也被廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過實(shí)踐證明，它的優(yōu)越性是我國未來舊橋加固的發(fā)展技術(shù)。經(jīng)過此次項(xiàng)目的應(yīng)用，在技術(shù)實(shí)施過程中，其自重小、施工簡便、施工周期短等特點(diǎn)得到了很好的體現(xiàn)。本項(xiàng)目由于受工期、交通、結(jié)構(gòu)簡單等條件的影響，維修加固質(zhì)量需要經(jīng)過二到三個(gè)月甚至更長時(shí)間的觀察和監(jiān)測，通過對數(shù)據(jù)的收集與分析，才能便準(zhǔn)確的評估橋梁的維修加固的效果，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后該項(xiàng)技術(shù)用于我省大跨徑橋梁或結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜橋梁的維修加固奠定基礎(chǔ)。

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