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预应力碳纤维板加固技术在旧桥加固中的应用!

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浏览:- 发布日期:2018-04-02 14:30:26【

目前旧桥加固的主要方法有增大截面法、粘贴钢板法和体外预应力筋加固法等。但是由于传统加固补强技术受材料模量特性、施工工法、施工设备等因素影响,加固效果参差不齐。其中,增大截面法在对上部结构补强的同时很大的增加了恒载水平,补强效率不高;而体外预应力筋加固除需要设置复杂的锚固和转向构件外,其后期运营养护成本也较高;粘贴钢板法所采用的材料与基底混凝土的材性,尤其是热膨胀系数的差异以及粘贴质量的难以保证,使得在工程实施中存在诸如钢板滑移、端部剥离现象明显等。另外,尤其值得注意的是,这些传统的改造方法存在极大的资源和能源消耗,且在处治过程中将会影响桥梁结构的正常运营。随着科技的发展与进步,近年来,在桥梁及隧道维修加固改造中,采用碳纤维材料加固混凝土结构越来越受到重视。作为新兴的纤维增强材料加固技术,特别是预应力碳纤维板加固技术修复混凝土结构更具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优势,因此具有极其广泛的应用前景。预应力碳纤维板加固技术是一项新的应用外粘高性能碳纤维复合材料并张拉锚固的结构增强技术,主要形式为“表面安装法”。碳纤维板与高强聚合物砂浆的联合使用充分利用『纤维板的抗拉伸强度、聚合物砂浆的快凝强度和砂浆与钢筋混凝土结构的温缩模量的近似特性,既可提升钢筋混凝土结构的承载能力,也可充分利用新材料环境特征,达到维修、加固、利用与修旧翻新的综合作用。

作用机理及适用范围

1、 作用机理

预应力碳纤维板加固法可使碳纤维板在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高的应力水平,提高开裂荷载、屈服荷载,改善使用荷载下结构的性能;对结构裂缝宽度和挠度的控制均有明显改善的作用。

2、适用范围

1)对承载能力不足的抗弯构件进行加固补强;2)对结构挠度过大而影响结构适用性的桥体,可以进行预拱度的提升;3)对梁体结构承载能力不足或挠度过大产生的结构性裂缝,通过施加预应力改善使用荷载下结构的性能,有效减小结构裂缝宽度和挠度,控制病害发展;4)预应力碳纤维板加固法还可用于公路桥梁的盖梁及高墩墩底的抗弯加固等结构构件。

工程概况

辽宁某小桥为钢筋混凝土空心板结构,桥梁全长13.0 m,跨径组合卜13.0 m;桥梁分左右两幅,单幅横桥向设l2片空心板,C30混凝土。桥台为u型桥台,扩大基础;护栏为钢筋混凝土护栏。桥面铺装为7.0 em沥青混凝土,桥丽宽25.5 m,双向四车道;桥面宽:2×(净一11.25 Ill+2×0.50 m),中央分隔带1.0 m,双向设1.5% 横坡,桥梁未设置伸缩缝。原桥设计荷载等级为汽车一超20,挂车一120。经过十多年的运营,桥梁已出现不同程度的病害。2014年6月,检测单位对该桥进行r检测,桥梁整体技术状况被评定为4类,桥梁承载能力和刚度不满足要求,主梁下部出现大量结构裂缝,应立即进行加固维修。

预应力碳纤维板加固方案

针对该桥病害情况,加固方案为空心板底部采用纵向表层粘贴50 Hlln宽x 1.4 inill厚预应力碳纤维板法进行补强,张拉预拱度控制(2±0.5)n2tit,同时空心板底部采用高强聚合物砂浆修补。

 施工工艺流程

原构件混凝土表面处理一放线及钻孔一安装支座及锚栓一安装碳板和锚具-张拉及预拱度控制-锚具和支座防护-底板涂抹高强聚合物砂浆。

1、原构件混凝土表面处理

采用预应力碳纤维板加固时, 应根据原构件混凝土表面情况, 采取相应措施进行混凝土表面打磨凿毛处理。

2、放线及钻孔

(1)放线:用钢筋探测仪明确桥梁主筋和构造钢筋所在位置, 以便宜能确定锚具的安装位置。从孔洞中尽量起, 张拉端后预留的可施工距离必须大于30cm。测量固定端和张拉端孔洞中心之韹距离后, 准确标注需钻孔洞的位置。

(2)钻孔:采用电锤钻孔需保证孔中心线与混凝土梁板面正交, 孔径和孔深满足设计要求。

3、 安装支座及锚栓

保证孔内干净的情况下, 将化学锚栓植入孔内直至接触孔底, 静置时间内不可对锚栓触碰和施加荷载。用锚栓定位支座的位置方向安装锚栓。没着周边或边缘用结构胶封闭孔洞和支座之间的表面空隙, 固化时间必须大于30min。

4、安装碳板和锚具

根据测量好的两端中心孔的位置确定碳纤维板的下料长度, 对碳纤维板两端夹板位置用砂纸进行打磨。在打磨位置涂抹碳纤维专用结构胶并用碳纤维布裹紧, 最后用锚具夹紧碳纤维板。

5、张拉及预拱度控制

开始张拉前必须确保前面所有安装程序都安装完成。将碳纤维板粘贴到梁上, 并安装压紧条。进行张拉, 张拉过程中严格对预拱度进行监测。

6、锚具支座防护

张拉完成后拆掉千斤顶、张拉挡板,去除碳纤维板及混凝土表面多余的结构胶, 割掉过长的张拉杆对锚具进行封锚防护,喷涂3cm厚的高强聚合物砂浆。

7、空心板底板涂抹高强聚合物砂浆

采用分层方法喷射LT-高强聚合物砂浆, 第一层喷射厚度控制在0.5cm, 然后粘贴纤维防裂网, 再次喷射1.0cm LT-高强聚命物砂浆,表面抹平后进行7D养生。


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