粘貼碳纖維加固法

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1、粘貼碳纖維加固法1.粘貼碳纖維簡述粘貼碳纖維法是公路混凝土橋梁常用的加固方法。一般是采用環(huán)氧樹脂或?qū)ｉT結(jié)膠將碳纖維布或板直接粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使之與構(gòu)件形成受力整體。使用碳纖維布加固技術(shù)加固拱肋,具有以下一些技術(shù)優(yōu)勢:(1)碳纖維布薄而輕,施工時不用任何大型設(shè)備,粘貼后占用的空間很小,基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。這在勝利橋舊橋改造工程空間緊張的情況下,顯示出極大的優(yōu)越性。(2)強(qiáng)度高(約為普通鋼材的10倍),效果好,能取得類似于鋼板一樣的加固效果,但其結(jié)構(gòu)重量基本不增加,使加固后的結(jié)構(gòu)外表仍然保持輕巧和美觀。(3)由于碳纖維布加固只使用碳纖維和配套樹脂,碳纖維布有極好的抗化學(xué)作用

2、,具有耐酸、堿、鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能,不會出現(xiàn)生銹,因而使用碳纖維布加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性。(4)碳纖維布柔性好,易于裁剪,易于施工,不需要大型施工機(jī)具及周轉(zhuǎn)材料,操作簡便,施工工期短,經(jīng)濟(jì)性好。2.加固基本原理碳纖維加固基本原理根據(jù)<<碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程>>采用碳纖維片材對梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時進(jìn)行承載力計(jì)算,除符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)<<混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>>對受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本假定外,尚應(yīng)符合下列要求:(1)構(gòu)件達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時,碳纖維片材的拉應(yīng)變按截面應(yīng)變保持平面的假定確定,但不應(yīng)超過碳纖維片材的允許拉應(yīng)變Ecf;(2)考慮二

3、次受力影響,根據(jù)加固時的荷載狀況,按截面應(yīng)變保持平面的假定計(jì)算加固前受拉區(qū)邊緣混凝土的初始應(yīng)變Ei;(3)碳纖維片材的拉應(yīng)力Rcf取碳纖維彈性模量Ecf與其拉應(yīng)變Ecf的乘積;(4)在達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時,碳纖維片材與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞.3.設(shè)計(jì)原則（1）雙曲拱橋結(jié)構(gòu)自重較大，加固時不能完全卸載，必須考慮二次受力。（2）一般情況下，正常使用極限狀態(tài)將控制加固設(shè)計(jì)（3）承載力極限狀態(tài)的驗(yàn)算中要考慮到可能發(fā)生的各種破壞形態(tài)。（4）正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算包括：①應(yīng)力的限制，以免鋼筋的屈服、混凝土的破壞或過度徐變和CFRP的斷裂；②變形的限制；③開裂的限制，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性與

4、黏結(jié)的完整性。（5）意外設(shè)計(jì)情況應(yīng)考慮由于撞擊、故意破壞或火災(zāi)等引起的碳纖維片材的脫落。3.設(shè)計(jì)計(jì)算T形截面偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行加固，其正截面承載力按以下公式計(jì)算：等效拱肋截面圖（單位:mm）（1）（2）（3）式中：——橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級采用，對于公路橋梁，安全等級一級、二級、三級，分別為1.1、1.0和0.9；——軸向力組合設(shè)計(jì)值；——原構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；b——T形截面短邊長度；——碳纖維布應(yīng)力計(jì)算值，按平截面假定計(jì)算；——碳纖維布的面積；——T形截面的高度；x——截面受壓區(qū)高度；——碳纖維布的彈性模量；——碳纖維布的有效應(yīng)變設(shè)計(jì)值；取=0.0035軸力設(shè)計(jì)

5、組合值為2334.46KN，彎矩設(shè)計(jì)值為553.37KN·M，將截面的各數(shù)據(jù)代入公式有：=0.0035×230000=8051.1×2334.46×13.8×280x-805×0.167×280x674.31mm取x的最小值代入（2）中進(jìn)行驗(yàn)算：1.1×553.37×-13.8×280×674.31（870-）0恒成立所以正截面的承載能力滿足設(shè)計(jì)的要求4.加固施工工藝4.1加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.1.1主拱圈加固（1）對主拱肋局部混凝土碎落處，應(yīng)將周邊松散混凝土鑿除，對已銹蝕鋼筋除銹，并采用環(huán)氧樹脂小石子混凝土修復(fù)；（2）對主拱肋箍筋外露銹蝕部位，應(yīng)對銹蝕處進(jìn)行除銹并磨平，粘貼一層碳纖維布予以

6、封閉；（3）主拱肋拱頂截面下緣1m范圍內(nèi)及破損部位粘貼一層碳纖維布，并在主拱肋的外側(cè)加壓條，其粘貼形式采用內(nèi)短外長式。4.1.2拱上立柱的加固（1）采用碳纖維布的環(huán)向圍束對拱上立柱進(jìn)行延性加固，且碳纖維布的粘貼層數(shù)不少于3層；（2）環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度應(yīng)大于50mm，碳纖維布環(huán)向截斷點(diǎn)的延伸長度應(yīng)大于200mm，且各條帶搭接位置應(yīng)該相互錯開。（3）碳纖維布加固立柱時，在繞過立柱的外倒角時，立柱的截面棱角應(yīng)在粘貼前打磨成圓弧面。圓化半徑應(yīng)該大于25mm；（4）在碳纖維布兩端增設(shè)錨固措施。4.1.3腹拱加固在各腹拱的拱腹設(shè)置一層鋼筋網(wǎng),并錨噴10cm厚混凝土,以提高腹拱的承載能力和

7、抗風(fēng)化能力.在施工過程中,應(yīng)注意的是:設(shè)計(jì)錨噴混凝土厚度為10cm,若一次性噴射容易因噴射混凝土的自重大于腹拱拱頂受噴面的粘結(jié)強(qiáng)度,而下垂或脫落,因此必須采用分層噴射,每層厚度宜為2~3cm.4.1.4橋面系鑿除橋面鋪裝層，重新澆筑20cm鋼筋混凝土橋面，提高橋面系的整體性。4.1.5主拱肋橫隔板對主拱肋橫隔板跟拱肋連接處，首先應(yīng)對其進(jìn)行打磨處理，再粘貼1-2層碳纖維布，橫隔板的其他部分采用除銹、涂抹水泥砂漿處理。4.2粘貼碳纖維布注意事項(xiàng)粘貼