碳纤维筋在简支梁T梁桥加固中的应用

李 研

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)



碳纤维筋在简支梁T梁桥加固中的应用

李 研

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

表面内嵌碳纤维筋-喷射高强聚合物砂浆加固方法是我国近年来出现的一种新的加固方法。本文通过该方法在某简支梁T梁桥加固工程中的实际应用，从加固前后桥梁承载力及耐久性等方面进行总结分析，阐述该方法在桥梁加固方面的适用性，以期为同类工程提供借鉴。

T梁；桥梁加固；碳纤维筋

1 工程概况

旧G301线某大桥始建于上世纪七十年代，桥梁全长为291.0 m,原桥上部结构为13～22 m木结构，于1989年上部结构改建为预应力混凝土简支梁桥，横桥向5片T梁，每跨T梁之间设置5道横隔板；桥面全宽9.0 m，由1.0 m(栏杆及人行道)+7.0 m(行车道)+1.0 m(栏杆及人行道)组成，双向两车道。由于原设计荷载等级较低，使用年限较长，通过对该桥详细检测发现，在长期重载及环境等因素反复作用下该桥主梁出现不同程度的纵向开裂和横隔板剪切破坏，检测结论评定该桥技术状况为四类，病害有发展趋势。为确保该桥的耐久性、安全性和行车舒适性，该桥管养单位决定对此桥已存在的病害进行维修加固处理。

2 加固计算分析

2.1 原始截面承载能力

根据检测报告提供参数及承载能力建议值计算该桥原始截面承载能力结果如表1所示。

表1 原桥跨中正截面抗弯强度计算结果

该桥承载力不能满足公路二级汽车荷载的加固设计要求，通过采用内植碳纤维筋并喷射高强聚合物砂浆加固。加固方法为在原T梁底面并排布置2根碳纤维筋，碳纤维筋材料指标为最大抗拉强度1 800 MPa，弹性模量120 000 MP，断裂伸长率0.015。

2.2 加固后结构复算

根据《公路桥梁加固设计规范》，结构计算应按照加固前与加固后两个阶段进行受力计算：(1)第一阶段受力计算作用包括原构件自重、加固产生的高强聚合物砂浆自重等。结构内力全部由原边梁截面承担。(2)第二阶段受力计算作用包括原构件自重、加固产生的高强聚合物砂浆自重以及使用阶段的可变荷载等，结构内力由加固后的组合截面承担。

按照基本组合=结构自重+预加力(次效应)+收缩徐变+基础变位+汽车荷载(含冲击力)+温度计算加固后承载能力结果如表2所示。

表2 加固后跨中正截面抗弯强度计算结果

承载能力极限状态正截面强度验算满足规范要求。

2.3 加固后碳纤维筋应变计算

表3 第一阶段与第二阶段混凝土边缘最大拉应力差值 (MPa)

碳纤维筋应变验算满足规范要求。

2.4 加固后短期效应组合验算

按照短期效应组合=结构自重+预加力(主、次效应)+收缩徐变+汽车荷载(不含冲击力)+温度+基础变位计算主梁短期效应组合结果如表4所示。

表4 加固后跨中正截面短期效应组合结果

上缘最小应力0.333 MPa，下缘最小应力1.69 MPa，最大主拉应力-0.24 MPa。

短期效应组合验算满足规范要求。

2.5 加固后长期效应组合验算

按照长期效应组合=结构自重+预加力+收缩徐变+汽车荷载(不含冲击力) 计算主梁长期效应组合结果如表5所示。

表5 加固后跨中正截面短期效应组合结果

上缘最小应力：0.333 MPa，下缘最小应力：1.69 MPa。

长期效应组合验算满足规范要求。

计算结果表明：采取碳纤维筋与喷射高强聚合物砂浆加固后，结构受力状态显著改善，承载能力能满足加固荷载设计要求，改造方法可行。

3 结 语

采用表面内嵌碳纤维筋-喷射高强聚合物砂浆加固方法在主梁表面快速形成一层高强度补强层，使之与被加固构件形成组合构件共同受力，结构受力状态显著改善，承载能力能满足加固荷载设计要求，改造方法可行，并且此方法对不能封闭交通或要求加固施工对交通影响尽量小的工程较为适宜。

[1] 赵保国,吕船. 刚架拱桥的加固与施工[J].山西交通科技,2007,(6):52-53.

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2016-02-11

李研(1973-)，女，福建福州人，高级工程师，研究方向：桥梁结构数值分析。

U445.7

C

1008-3383(2016)11-0074-02