碳纤维布在公路桥梁加固中的应用级比较
2016-04-12谢博译武大巨成结构股份有限公司湖北武汉430000
文/谢博译 武大巨成结构股份有限公司 湖北武汉 430000
碳纤维布在公路桥梁加固中的应用级比较
文/谢博译 武大巨成结构股份有限公司 湖北武汉 430000
桥梁在荷载的长期反复作用下开裂，造成的裂缝，是桥梁建设中常见的一种病害，如果不及时采取措施进行加固维修，位于裂缝处的钢筋将逐渐锈蚀剥落，钢筋截面积将减小，钢筋与混凝土间的结合性能将降低，裂缝如果得不到及时处理将影响大桥的耐久性和安全性，给大桥的安全运行带来了隐患。因此桥梁加固维修成为一个日益迫切的需求,所以对桥梁加固维修技术实践经验的总结和技术规范的进一步完善已迫在眉睫。本文通过对三峡专用公路上的三峡路分离式立交加固方法及加固效果做出分析评价，总结粘贴碳纤维在桥梁加固方案中的经验，为加固技术的广泛应用提供依据。
碳纤维布；公路桥梁；加固
1、程概况
三峡路分离式立交中心桩号为K2+656.5,桥跨布置为16m板+30mT梁+16m板，交角为90°，桥全长65.24m，位于整体式路基上，桥面全宽18.5m。上部构造为预应力钢筋混凝土T梁和空心板，简支桥面连续。下部结构为桩柱式桥台、双柱式桥墩、桩基础。
2、检测病害情况
全桥空心板缺陷主要有以下三类：
2.1 板底横向裂缝
全桥各跨空心板底部普遍出现大量横向裂缝，个别裂缝处有白色结晶物析出并伴有不同程度的渗水现象；
2.2 个别空心板底局部出现竖向裂缝；
2.3 边板外侧面出现竖向裂缝。
2.4 大桥裂缝统计数据（见表1）
表1 统计表
3、加固方法的选择
板梁加固主要有以下几种方案：方案1为表面粘贴碳布加固；方案2为表面粘贴钢板；方案3为外包钢筋混凝土加大截面积。
通过分析比较,认为方案1可行性较好,从加固体系上否定了方案2和方案3 , 原因主要体现在以下几点 :
3.1 粘贴钢板会增加结构的自重和尺寸；需要大型机具支撑固定受场地影响较大；工期较长且容易腐蚀，需要定期维护；工期长。
3.2 加大截面会增加结构的自重和尺寸；需要大型机具支撑固定受场地影响较大；存在新老混凝土结合处密实度级钢筋腐蚀问题；工期长。
3.3 粘贴碳布加固在保证加固效果和质量的同时，施工简单，不改变结构原状，工期短。
4、加固施工工艺
4.1 裂缝处理
将裂缝按宽度进行分类，对宽度δ≤0.15mm的裂缝采用密封胶进行封闭处理；对宽度0.15mm＜δ≤1mm的裂缝埋设灌浆嘴进行灌注结构注缝胶；对于1mm＜δ≤5mm的裂缝采用修补水泥注浆料进行灌注；δ＞5mm裂缝采用环氧胶泥进行封闭。
4.2 粘贴碳纤维布
4.2.1 粘布施工方案
4.2.1.1 桥梁每跨中每块空心板底板加铺一层碳纤维布，按照裂缝条数、宽度加铺两层碳纤维布。
4.2.2 施工准备
4.2.2.1 材料要求及主要机具
4.2.2.1.1 纤维粘结剂：日本小西碳布胶，满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006中A级胶性能指标和设计要求。
4.2.2.1.2 碳纤维布：日本东丽碳纤维布，满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006和设计要求。
4.2.2.1.3 吹风机、钢丝轮角磨机、搅拌器、批刀、滚筒、天平等。
4.2.3 作业条件
4.2.3.1 施工应在5℃以上环境温度条件下进行。如果环境温度低于5℃，应使用适于低温的特殊胶种或采用其它加温处理措施。如温度低于0℃应暂停施工。
4.2.3.2 施工面应干净并保持干燥。
4.3 结构表面处理
4.3.1 用钢丝轮角磨机清除混凝土表层的劣化层（出现剥落、蜂窝、浮浆、腐蚀等劣化现象），并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面。
4.3.2 对于混凝土胀裂、松散、钢筋锈蚀的现象，先凿除松散部分，对锈蚀钢筋进行手工除锈，然后采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧胶泥作为整平材料填补平整。在填补环氧胶泥前，先在破伤口处涂刷一遍环氧胶液作为粘结剂，以保证环氧胶泥与老混凝土粘合良好，并且不会产生裂缝。对蜂窝、麻面的大直径空洞，采用环氧砂浆填充整平。对裂缝用专用环氧树脂密封胶沿裂缝将其密封。
4.3.3 对表面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现的急剧凹陷或构件缺损部位，用环氧树脂砂浆修补平整，以保证结构件表面平整美观。
4.4 施工质量检验与验收
4.4.1 施工质量检验
4.4.1.1 表面处理检验
混凝土表面处理后应平整，无剥落、蜂窝、腐蚀、裂缝等劣化和损伤现象，且应清洁干燥、无油污，拐角粘贴处要有倒角圆弧。
4.4.1.2 不平整修补检验
目测检验：要求表面无明显的凹凸现象。
4.4.1.3 底层胶涂刷检验
底层胶涂刷应均匀、表面无流淌。施工现场通过手指触摸树脂表面有凝胶的感觉，但不会粘附树脂时，才能进行下一步工序施工。
4.4.1.4 其他检验
每一道工序结束后均应按上述要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工，多层粘贴应重复上述步骤。
4.4.2 工程质量验收
按CECS146：2003《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》规定的施工质量现场检验方法，检验正拉粘结强度，并按该方法对施工质量进行判定；同时粘结密实面积必须大于95%。
结论：
通过试验说明粘布加固后， 碳纤维布与空心板能够共同协调受力，可以明显提高空心板的刚度，桥梁的承载力得到了一定程度的提高， 加固后的板梁满足规范要求。粘贴碳纤维布加固施工简便，无噪音，可以在现场裁剪，加固后不影响结构原状。可以作为公路桥涵快速加固补强的有效方法进行推广。
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