橋梁施工論文碳纖維加固論文

1、橋梁施工論文碳纖維加固論文碳纖維加固技術(shù)在橋梁施丄中的應(yīng)用探討【摘要】采用碳纖維聚合物CFRP（Carbon Fiber ReinforcedPolymer）加固混凝土結(jié)構(gòu)，是近十年來在發(fā)達(dá)國(guó)家中新興的成熟的加固技術(shù)， 也是國(guó)內(nèi)工程界日漸關(guān)注和發(fā)展中的加固應(yīng)用技術(shù)。碳纖維布（簡(jiǎn)稱碳布）LI前在土 木建筑，橋梁、隧道、混凝土結(jié)構(gòu)抗震、修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)方面的應(yīng)用得到大力推 廣。本文通過具體的工程實(shí)例，詳細(xì)闡述粘貼碳纖維布技術(shù)在橋梁加固工程中的應(yīng) 用，從施工工藝、工序等方面進(jìn)行了認(rèn)真分析與探討，以備今后施工與設(shè)計(jì)參考。1碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)簡(jiǎn)介粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在

2、建筑結(jié)構(gòu)構(gòu) 件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（抗彎、抗剪）承載能力，山此而達(dá)到對(duì) 建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的LI的使用碳纖維布加固具有以下兒個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度約為普通鋼材的10-15倍；2）加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性；3）自重輕，本工程碳布約300g/m2,基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好， 易于裁剪，適用范圍廣；4）施工簡(jiǎn)便，不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好；5）施工工期短，本工程實(shí)例僅用10天。2碳纖維布的加固原理用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十兒倍;但是碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳 纖維絲很難

3、完全共同丄作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲 首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體 破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉 強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì) 碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)乂要確保 碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的LI的。3適宜的承載力加固類型3. 1碳纖維加固鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固，是通過將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替 或補(bǔ)充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)

4、件受拉 區(qū)混凝土開裂前，碳纖維的應(yīng)變很小;在混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參與共同工 作，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快;而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)迅速加 快，其高強(qiáng)高效的性能得以充分體現(xiàn)。但通過粘貼碳纖維布提高的承載力應(yīng)受到限 制（不大于40%加固前的承載力）。碳纖維片材用于受彎構(gòu)件正截面加固的破壞形態(tài)：1）端部剝離破壞，研究表 明，在靠近支座端部的片材與基層之間會(huì)有很大的端部剪力存在，使得片材與基層 剝離，從而使碳纖維不能與原結(jié)構(gòu)共同受力，失去加固作用。2）彎曲裂縫剝離，在 已開裂的部位，裂縫兩邊膠中有很高的剪應(yīng)力存在，使得裂縫兩邊的片材容易剝 離。3）碳纖維拉斷，同時(shí)鋼筋屈服。4）碳纖維不

5、拉斷，鋼筋不屈服，壓區(qū)破壞。5）鋼筋屈 服，碳纖維不拉斷，壓區(qū)破壞。3.2碳纖維加固鋼筋混凝土抗剪構(gòu)件鋼筋混凝土的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)，這里碳纖維的作用 類似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達(dá)到的最大應(yīng)變值也較小; 在構(gòu)件屈服后，箍筋的作用逐漸被碳纖維代替，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展加快，應(yīng)變值要 高于箍筋的應(yīng)變值，而箍筋所起的約束作用減小，其應(yīng)變發(fā)展緩慢。4粘貼碳纖維布施工技術(shù)依據(jù)本工程設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程施工分4個(gè)步驟，分別是基底處理、涂底層 涂料、粘貼碳布、表面防護(hù)。4. 1基底表面處理清除墩柱表面剝落、疏松、腐蝕等劣化混凝土，混凝土表面用角磨機(jī)打磨平 整，直至露出

6、混凝土結(jié)構(gòu)層。構(gòu)件面蜂窩、麻面、凹凸部位用修補(bǔ)結(jié)構(gòu)膠填平，修 補(bǔ)膠固化后（以手指觸感干燥為宜，約5小時(shí)）進(jìn)行下一道工序。4. 2涂底層膠按粘貼面積計(jì)算好用量，準(zhǔn)確稱取甲、乙組份，按中：乙二3:1的混合比例，在 一潔凈容器（塑料或金屬盆，不得有油污、水、雜質(zhì)）中均勻攪拌，攪拌時(shí)最好沿同 一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。用硬毛刷將配好的底膠均勻的涂刷到粘 貼面，膠量必須充足飽滿。4. 3粘貼碳纖維布按設(shè)計(jì)要求尺寸剪裁碳布，注意整齊劃一，避免毛刺。宜在平整的木板、紙 板、塑料布上裁剪，以保持纖維布的潔凈。碳布粘貼前應(yīng)先配制完成面膠，然后將配制好的面膠均勻涂抹于構(gòu)件粘貼部位 和碳布上，（7熬的面

7、膠涂抹在碳布的粘貼面，當(dāng)粘貼后，剩余的25%面膠涂抹于碳 布外表面）拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。用專用滾筒順纖維方向多次滾壓，促使碳布 平整延展，粘貼劑充分滲透，滾壓時(shí)不得損傷纖維布。在碳布表面涂刷部分粘貼 劑，繼續(xù)往復(fù)刮涂碾壓，趕出氣泡，并使粘貼劑均勻覆蓋碳布。注意碳纖維片縱向 接頭，必須搭接10cm以上。第一層碳布表面面膠指觸干燥后，立即進(jìn)行第二層碳 布粘貼，重復(fù)上術(shù)步驟。注意第二層粘貼時(shí)，縱向搭接不能與第一層在一個(gè)部位， 層間必須錯(cuò)開至少50cm。4. 4表面防護(hù)粘貼48小時(shí)后，刷20mm厚水泥砂保護(hù)，涂刷要均勻、無流漿、滴淚現(xiàn)象。4. 5施工注意事項(xiàng)1）粘貼膠的一次攪拌量應(yīng)滿足本次施工的使

8、用量，不可超出，如超過使用時(shí)間 則應(yīng)將粘貼膠廢棄，不允許再次使用。通常在室溫條件下粘貼膠的有效時(shí)間為1小 時(shí)。2）施匸過程中應(yīng)避免碳布沿纖維垂直方向彎折。3）為保證安全施工，橋梁在施工過程中采取限載措施。5主要優(yōu)點(diǎn)1）強(qiáng)度高。碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度一般都在3500 MPa以上，遠(yuǎn)拓于鋼材;抗拉彈性模量為230000 MPa430000 MPa,亦高于鋼材。因此它的 比強(qiáng)度（即材料的強(qiáng)度與其密度之比）可達(dá)到2000 MPa/（g?cm3）以上，而Q233鋼的 比強(qiáng)度僅為59 MPa/（g?cm3）左右，比模量也比鋼材高。2）施工簡(jiǎn)便、快捷。使用碳纖維加固構(gòu)件不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于 操作，施工周期短，經(jīng)濟(jì)性好。3）抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕，應(yīng)用面廣。加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐 久性，可以應(yīng)用于各種工作環(huán)境的構(gòu)件加固。4）可以有效地封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。5）易于保持結(jié)構(gòu)原狀，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。6）自重輕（約200 g/m2）,基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好，易于裁 剪，適用范圍廣。7）施工工期短。6結(jié)語山于碳纖維的上述優(yōu)點(diǎn)，故它在大跨度橋梁特別是立交橋梁加固中得到廣泛應(yīng) 用。廣州花地立交