預(yù)應(yīng)力碳纖維布在橋梁加固中的應(yīng)用

時(shí)間：2020-01-05作者：上海凱諾實(shí)業(yè)有限公司瀏覽：64

隨著生活水平的提高，人們對(duì)建筑物安全性、實(shí)用性和耐久性的要求不斷提高,同時(shí)由于建筑物使用性能的改變、負(fù)荷的變化、結(jié)構(gòu)部分損壞以及設(shè)計(jì)與施工缺陷造成的質(zhì)量隱患等，需對(duì)建筑物進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。多數(shù)情況下，采用碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)比其他加固方法較有優(yōu)勢(shì)[1]。隨著基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用的不斷發(fā)展，粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。但是普通碳纖維布加固工程結(jié)構(gòu)時(shí)，由于碳纖維布對(duì)結(jié)構(gòu)施加的是被動(dòng)約束，工作時(shí)存在二次受力問(wèn)題，加固的結(jié)構(gòu)破壞時(shí)往往不能充分利用碳纖維布的高強(qiáng)性，預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固技術(shù)能有效的克服普通碳纖維布加固時(shí)存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮碳纖維布的高強(qiáng)性能。試驗(yàn)研究證明[3]，預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固技術(shù)是一項(xiàng)非常有效的加固技術(shù)。




一預(yù)應(yīng)力碳纖維布介紹




（一）碳纖維布簡(jiǎn)介




碳纖維布強(qiáng)度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。適用面廣，廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固[4]。碳纖維布施工便捷，*大型機(jī)具設(shè)備，沒(méi)有濕作業(yè)，*動(dòng)火，*現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少，施工工效高。碳纖維布具有高耐久性，由于不會(huì)生銹，非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用。碳纖維布具有高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐腐蝕等特點(diǎn)，是加固混凝土受彎構(gòu)件理想的材料，可以應(yīng)用于橋梁工程及一些結(jié)構(gòu)工程中。







（二）預(yù)應(yīng)力加固的定義預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。




（三）預(yù)應(yīng)力碳纖維布的基本性能




預(yù)應(yīng)力碳纖維板布加固技術(shù)的碳纖維布預(yù)先承受了拉力，通過(guò)膠粘劑與混凝土構(gòu)件結(jié)成一體，以起到加固修復(fù)混凝土構(gòu)件的加固方法，與一般加固方法的碳纖維布相比，可以較大的提高結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂荷載、屈服荷載和極限荷載，顯著提高構(gòu)件的剛度，減小構(gòu)件變形，有效抑制裂縫的形成開(kāi)展，能有效的克服普通碳纖維布加固時(shí)存在的問(wèn)題，使碳纖維布對(duì)構(gòu)件由原來(lái)的施加被動(dòng)約束轉(zhuǎn)化為施加主動(dòng)約束，充分發(fā)揮碳纖維布的高強(qiáng)性能。使用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)后的碳纖維布相較于普通碳布，強(qiáng)度方面較為優(yōu)越。預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土梁可以充分發(fā)揮碳纖維布的高強(qiáng)性能,預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固的混凝土梁要比普通碳纖維布加固混凝土梁的承載力,剛度等性能指標(biāo)都有明顯提高,而且施加預(yù)應(yīng)力越大,提高的效果越明顯。




二預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固原理與工程案例




（一）預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固方法




預(yù)應(yīng)力纖維布加固系統(tǒng)由三部分組成：錨具、碳纖維布、碳纖維膠。其工作原理是將纖維布張拉至設(shè)計(jì)值，用粘結(jié)材料將其粘貼到混凝土板梁的受拉面，使其與混凝土結(jié)構(gòu)共同受力利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及強(qiáng)度的目的。




（二）預(yù)應(yīng)力碳纖維布施工工藝




1將錨固板安裝至張拉板上，調(diào)整張拉鋼板，使碳纖維布的縱向軸線通過(guò)錨具中線，以保證碳纖維布截面內(nèi)力分布均勻。待調(diào)整好平整度后，將一端固定在張拉板上，取下另一段的錨固板，放置在干凈的塑料布上，以便于在梁上涂刷浸漬膠。將配置好的浸漬膠均勻涂刷在構(gòu)件的粘帖面，應(yīng)保證涂刷厚度均勻。




2將錨固板安裝在構(gòu)件的另一端的張拉版上，軸承壓在錨固板上，同時(shí)擰動(dòng)手扳葫蘆，時(shí)軸承能夠在錨固板上滾動(dòng)。在錨固板的螺桿上安裝連接冊(cè)立讀數(shù)儀的傳感器，套上螺母，用扳手?jǐn)Q動(dòng)螺母，張拉碳纖維布直至設(shè)計(jì)值，張拉力的大小通過(guò)測(cè)力讀數(shù)儀來(lái)控制。張拉時(shí)測(cè)力讀數(shù)會(huì)下降，用扳手?jǐn)Q動(dòng)螺母，使張拉力保持在設(shè)計(jì)值，持續(xù)30min左右讀數(shù)趨于穩(wěn)定。




3碳纖維張拉完畢后旋緊手扳葫蘆，將錨固板緊壓在混凝土梁表面，使錨固端的碳纖維與混凝土梁表面緊密結(jié)合。在碳纖維布表面再刷一層浸漬膠，使碳纖維布完全被樹(shù)脂浸潤(rùn)，并用刷子沿纖維方向擠壓，除去碳纖維下面的水泡。




4在浸漬膠凝固后，檢查碳纖維布的粘帖質(zhì)量，樹(shù)脂未充滿的空隙用注射器注入環(huán)氧樹(shù)脂。在錨固區(qū)域粘帖附加錨固U形箍和壓條，以防止剝離破壞。




5在構(gòu)建上覆蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)后松開(kāi)張拉機(jī)具，裁除多余的碳纖維布，將張拉機(jī)具卸除。




（三）工程案例




南通市2016年干線公路橋梁專項(xiàng)維修工程建設(shè)地點(diǎn)南通市，立交橋建成于2000年10月。由于使用年限達(dá)到16年，立交多處出現(xiàn)鋼筋混凝土連續(xù)空心板梁底板橫向裂縫、腹板豎向裂縫。經(jīng)過(guò)某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)決定采用預(yù)應(yīng)力纖維布進(jìn)行加固，由上海某加固公司施工，海寧安捷復(fù)合材料有限責(zé)任公司提供材料以及技術(shù)指導(dǎo)。




某立交橋預(yù)應(yīng)力纖維布加固共使用預(yù)應(yīng)力張拉錨具135套，15CM寬纖維布共1971m，每條纖維布長(zhǎng)度14.6m，共有5跨板面需要加固，每跨板面共要裝27套錨具進(jìn)行張拉纖維布。每條纖維布的張拉力控制在30KN。




施工步驟：混凝土表面處理→底層樹(shù)脂配制并涂刷→找平材料配制并對(duì)不平整處修復(fù)處理→固定安裝錨具→纖維布張拉粘貼→表面防護(hù)。







預(yù)應(yīng)力纖維布加固系統(tǒng)的應(yīng)用提高了立交橋板面的開(kāi)裂荷載、屈服荷載，有效延遲了板面的開(kāi)裂，限制裂縫的形成、發(fā)展，減少裂縫的寬度和撓度變形，顯著改善了石莊立交板面的性能。


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