粘貼碳纖維加固法

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，具有耐酸

2、、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，不需要大型施工機具及周轉(zhuǎn)材料，操作簡便，施工工期短，經(jīng)濟性好。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)件進行受彎加固時進行承載力計算，除符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)<<混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>>對受彎構(gòu)件正截面承載力計算的基本假定外，尚應(yīng)符合下列要求：(1) 構(gòu)件達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

3、材的允許拉應(yīng)變Ecf;(2) 考慮二次受力影響，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(3)承載力極限狀態(tài)的驗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)的驗算包括：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勺斷裂；變形的限制；開裂的

4、限制，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性與黏結(jié)的完整性。(5)意外設(shè)計情況應(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)計計算T形截面偏心受壓構(gòu)件進行加固，其正截面承載力按以下公式計算：一一等效拱肋截面圖(單位：mm)式中:feEcffcdfcd0橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù),按結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級采用,(D(2)(3)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;Nd軸向力組合設(shè)計值;fcdi原構(gòu)件混凝土抗壓強度設(shè)計值;T形截面短邊長度;1碳纖維布應(yīng)力計算值，按平截面假定計算;A碳纖維布的面積；hT形截面的高度;x截面受壓區(qū)高度；Ecf碳纖維布的彈性模量;fe碳纖維布的有效應(yīng)變設(shè)

5、計值；取；fe=0.0035表1碳纖維布性能指標(biāo)質(zhì)量/腎n】-2寬度設(shè)計厚度/mm抗拉播度AIPa彈性模值/GPa3005001673400230軸力設(shè)計組合值為2334.46KN,彎矩設(shè)計值為553.37KN-M,將截面的各數(shù)據(jù)代入公式有：6f=0.0035X230000=80531.1X2334.46X10<13.8X280X-805X0.167X280x_674.31mm取x的最小值代入(2)中進行驗算：1.1X553.37X103-13.8X280X674.31(870-674.31)<0包成立2所以正截面的承載能力滿足設(shè)計的要求4.加固施工工藝4.1加固設(shè)計要點4.1.1

6、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)對銹蝕處進行除銹并磨平，粘貼一層碳纖維布予以封閉；(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。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

7、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。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抗風(fēng)化能力.在施工過程中，應(yīng)注意的是：設(shè)計錨噴混凝土厚度為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)強度，而下垂或脫落，因此必須采用分層噴射，每層厚度宜為23cm.橋面系鑿除橋面鋪裝層，重新澆筑20cmM筋混凝土橋面，提高橋面系的整體性。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粘貼碳纖維布施工過

8、程中應(yīng)嚴(yán)格按照粘貼碳纖維增強復(fù)合材料加固混凝土工程施工與驗收暫行規(guī)定進行施工并注意一下事項：粘貼碳纖維布應(yīng)在拆除橋面與腹孔微彎板、腹孔墩蓋梁，并在拱腳附近拱背上緣現(xiàn)澆混凝土等工序完成之后進行，盡量減輕上部構(gòu)造的衡載作用，以充分發(fā)揮碳纖維布的高強性能；粘貼碳纖維布時及黏結(jié)膠達到強度前，不允許對上部構(gòu)造增加重荷載作用，以免影響粘貼質(zhì)量；在粘貼膠達到強度后，才可開始澆筑腹孔墩外包混凝土與橋面板混凝土；要求粘貼前清除拱肋下緣表面疏松部分，直至露出混凝土結(jié)構(gòu)層，若有裂縫，應(yīng)先予以修補；粘貼碳纖維布時，應(yīng)使碳纖維布材料充分浸潤，確保粘貼質(zhì)量；施工前應(yīng)對粘貼表面混凝土含水率及所處的環(huán)境進行測量，若混凝土表層含水率大于4