碳纤维在桥梁结构加固中的应用分析?
0引言
随着我国改革开放和国民经济建设的飞速发展,车流量不断增加,面对随之增加的重型车辆,老式城市桥梁的承载能力捉襟见肘,拆除重建费用高对地方财政负担过大。据统计,我国现有的桥梁中有40%以上需要分期分批进行检测评估和加固维修。我国不断完善城市交通基础建设,这为桥梁加固带来了空前的发展机遇。
由此可见,加大对桥梁结构的维修加固的投入是公路交通行业发展到一定程度后的必然趋势。我国也将再今后的公路交通建设当中对桥梁的维修加固投入更多的资金。桥梁加固这一领域未来的发展道路会越来越宽广。
1碳纤维的材料特性
碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维它是一种纤维状的碳材料。它是在经过几千度的高温下经特殊工艺制造出来的高科技材料产品。碳纤维材料具有耐老化、强度高、轻量质、抗腐蚀、物理性能极其稳定等优点。它的拉伸强度可以达到钢材的7-10倍,但是它的比重仅为钢材的25%不到。
碳纤维材料成品呈黑色细丝状,它的丝状直径仅有7μm,但是极易折断,不能单独使用。只有把碳纤维浸渍树脂后,采用特殊工艺将其制成纤维定向排列的复合材料后才能应用。一般成品片材又分为碳纤维布和碳纤维板。碳纤维布的随意性优于碳纤维板。
碳纤维材料根据生产工艺方式和原材料的不同,可以分为沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维。沥青基碳纤维是把煤焦油或石油沥青抽丝后经高温烧结而形成的纤维材料,属于高弹性模量型材料。聚丙烯腈基碳纤维是把聚丙烯腈基纤维在惰性气体中高温加热所获得的纤维材料,属高强度型材料。我们应根据工程实际选择合适的碳纤维材料,以达到最好的施工效益。
2碳纤维材料加固的优越性
2.1化学稳定性
碳纤维材料的化学稳定性能优异。该材料具有很强的抗酸性、抗碱性、抗盐性、抗紫外线和防水等功能。同时它也具有良好的适应温度稳定性。
2.2物理力学性能
碳纤维材料的物理力学性能优异。该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程,并且可以取得优异的加固补强效果。
2.3轻质、高强
碳纤维材料的质量轻、强度高,用它加固的结构体可通过装饰后,不留加固痕迹,不影响结构体外观。
2.4施工工艺简单
粘贴碳纤维材料加固混凝土技术的施工工序非常简单、便捷。当它在加固施工时不需要启用大型工程器械,仅需要采用小型电动工具操作。所以它在施工时工种少,用工少,工期短,进度快等优点。
3碳纤维加固的施工方法
①需要加固的混凝土结构基面要求:碳纤维布加固混凝土结构技术是依赖碳纤维布与结构表面的粘贴有效率,所以要求基面的混凝土强度等级不得低于C15。同时要求被加固混凝土结构具有良好的保护层,并且基面要求平整。
②碳纤维布的粘贴:碳纤维布加固混凝土构件时,要求采用薄布多层的粘贴方法,从而确保与粘结材料充分浸润。
对于受弯构件,最好在受拉区沿轴向粘贴碳纤维布进行加固,并且在主纤维方向的断面端部附近进行必要的锚固处理措施。
③碳纤维布的搭接与截断:粘贴碳纤维布加固混凝土时,最好不要沿主纤维方向的搭接,特别是用于受拉构件和弯拉构件受拉区的加固。
④工程中选用的碳纤维布及其配套粘结材料,必须有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
4碳纤维加固的质量控制
4.1粘贴结材料的配合比控制
粘贴用胶结材料的配合比必须严格控制,它是粘贴加固质量和效果能否得到保证的关键环节,在配料时要求严格按使用配合比备料,在有条件的地方最好先进行粘结试验,将配合比不能达到加固设计对胶结材料的使用要求时,不允许应用于施工。
4.2施工温度控制
环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢,一般直选择在15o-28o的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工,必须采取加温养护措施,譬如用紫外线灯烘烤。
4.3应保持成型所需要的压力
混凝土梁板加固时,大多数都是在梁的底面进行,由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足,就会造成与混凝土之间粘合不够紧密,导致补强层材料发生脱落,会影响加固的效果。
4.4粘贴控制
涂胶要求涂抹均匀,为避免形成空洞或脱胶,要用力将产生的气泡挤出刮平,否则将会影响到混凝土结构的加固效果,导致某些部位粘结不好,造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象,引起混凝土结构的破坏。
5碳纤维加固的实例
5.1项目概况
塘沥中桥地处东莞市凤岗镇塘沥村旁,位于东莞市S250公路上。该桥上部结构为钢筋混凝土简支T梁,跨径组合为3×16m,,桥宽31m。原桥设计活载标准为为汽车-15级,挂车-80,人群荷载3.0kN/m²,由于交通发展需要,将设计活载提高为汽车-20级,挂车-100,人群荷载3.0kN/m²。
5.2原桥结构承载能力验算
由此可见,该桥在提高车辆荷载等级以后,承载能力由富裕6.5%变到不足-6.6%,承载能力不足将影响行车安全,该桥梁需要进行加固维修提高承载能力。
5.3T梁加固措施
在全桥T梁在腹板底部外包粘贴碳纤维布加固。
5.4加固后承载能力验算
本次采用碳纤维布加固方法有效的提高T梁承载能力,满足桥梁提载的要求。
6结论与建议
由于桥梁设计过程中受远期规划、施工等因素的影响,目前国内许多现有桥梁已不能满足使用要求,需要进行加固处理。新型材料碳纤维在我国引进和应用于粘贴碳纤维加固混凝土的技术时间不长,但其优异的性能在桥梁结构加固工程中得到充分的体现,该项技术将在越来越多加固项目中得到应用。
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公路桥梁施工加固技术?
在这方面出现的加固新技术主要有体外预应力加固和高强复合纤维预应力加固技术。体外预应力加固技术:这种加固技术是在桥梁的下缘安装预应力材料,通过对预应力材料的拉升对桥梁产生偏心的预应力,从而减小桥梁因为自重和一些外力作用下产生的变形和裂缝宽度,提高桥梁的结构承载力。这种加固技术在大跨径预应力混凝土方面应用得比较的...
贴纤维布加固的相关技术要点是哪些?
(1)处理好结构混凝土的表面,涂敷基底树脂并整平;(2)涂刮整平胶并对其表面作砂光处理;(3)滚刷粘结剂粘结碳纤维布;(4)对已粘贴的碳纤维布作压面处理;(5)表面整饰(如抹砂浆等)。以上就是楚天联发纤维布加固方面的技术要点。
运用碳纤维进行桥梁加固?
碳纤维布的抗拉强度标准值应大于3000Mpa,弹性模量大于2.1×l05MPa.综合材料的物理、力学特性分析,要想最大限度地发挥材料自身的优势,适宜将C(RP材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件,特别适用于纯受拉构件,工程实践也证明了这一点。目前,用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力,约束裂缝的...
桥梁碳纤维加固的施工工艺?
碳纤维布裁切时应预先在裁切位置粘贴宽胶带,在宽胶带正中位置进行裁切,以使裁切后碳纤维片的断头齐整不脱丝。碳纤维布纵向接头必须搭接10cm以上,该部位应多涂粘结树脂;碳纤维布横向不需要搭接。粘贴碳纤维布时,在碳纤维布和浸渍胶之间不应残留空气形成气泡造成空鼓。为此,可用器具沿着纤维方向在碳纤...
碳纤维布的加固方法有几种?
碳纤维布加固是一种常用的结构加固方式,常用于建筑、桥梁、水利工程、机械设备等领域。碳纤维布的加固方法可以分为以下几种:粘贴法:将碳纤维布用特定的胶水粘贴在被加固结构表面,使其与被加固结构紧密粘合,达到加固的效果。缠绕法:将碳纤维布缠绕在被加固结构表面,将其固定在表面上,达到加固的效果...
桥梁加固中碳纤维复合材料的应用?
传统的加固方法主要有:1.粘贴钢板加固法;2.增大截面加固法;3.体外预应力加固法;4.改变结构受力体系加固法。2.1粘贴钢板加固法桥梁梁体出现承载力不足或纵向主筋出现严重腐蚀的情况下,主梁一般会产生严重的横向裂缝。采用锚栓及粘结剂,将钢板锚固并粘贴在混凝土结构的受拉区边缘或薄弱部位,使钢板与桥梁结构成为整体,...
超详细的粘贴碳纤维复合材料加固流程
粘贴碳纤维复合材料加固工艺流程:一、底层处理 1、用裂缝修补胶灌注结构裂缝,其施工工艺应符合相关规定。2、将混凝土表面剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化部分清除,并进行清洗、打磨,待表面干燥后,川修补材料将混凝土表面凹凸部位修复平整。如果有毛刺,应用砂纸打磨。找平面用手触摸感觉干操后,才能进行下...
碳纤维在桥梁结构加固中的应用分析?
由此可见,加大对桥梁结构的维修加固的投入是公路交通行业发展到一定程度后的必然趋势。我国也将再今后的公路交通建设当中对桥梁的维修加固投入更多的资金。桥梁加固这一领域未来的发展道路会越来越宽广。1碳纤维的材料特性 碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的...
桥梁碳纤维加固的方法
1.表面处理。加固施工首先清除被加固T型梁表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层,并用不同方法配置的特种混凝土将表面复平整,锈蚀钢筋进行了除锈处理。同时,按设计要求对裂缝进行灌缝和封闭理。由于该T型梁为早期木模板预制,被粘贴混凝上表面打磨平整较困难,施工进度较慢,在...
桥梁加固技术方法有哪些
粘贴碳纤维加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料(碳纤维布或者碳纤维板),用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面 ,使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。3、加大截面加固法加大截面法 ,也称为外包混凝土加固法 这种方法是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一...
招仁复方: 工程中经常需要进行桥梁加固维修,为了增强桥梁的荷载能力,传统上往往采用增加钢筋和混凝土的用量,将墩柱或盖梁加粗.这种加固方法不仅受到桥梁所处地理位置的...
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招仁复方: 碳纤维加固,目前做碳纤维加固做的比较好,比较专业的就是东莞青龙加固公司,碳纤维加固的优点如下:碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加...
勐海县15594179198: 什么是碳纤维加固 - ?
招仁复方: 碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性.这种材料适用于混凝土结构的维修加固.碳纤维加固一般具有如下特点:1.目前在加固混凝土结构中使用的纤维有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维三种.碳纤维复合材料通常是由碳纤...
勐海县15594179198: 碳纤维加固桥墩能不能提高桥墩的抗冲击性能 - ?
招仁复方: 采用碳纤维加固是可以提升桥梁的抗冲击性能,比如采用悍马粘贴碳纤维布加固或者是预应力碳板加固系统,都可以很好的对桥梁起到加固效果,提升桥梁性能等,但是要配合碳胶一起使用.
勐海县15594179198: 预应力碳纤维加固的优点有哪些 - ?
招仁复方: 预应力碳纤维加固的优点:变被动加固为主动加固.①可以使CFRP高强特性得到提前发挥,在二次受力之前就有较大的应变,从而有效减小甚至消除CFRP片材应变滞后的现象,达到更好的加固效果.②预应力产生的反向弯矩,可抵消一部分初始荷载的影响,提高使用阶段的承载力,使构件中原有裂缝宽度减小甚至闭合,并限制新裂缝的出现,从而提高构件的刚度,减小原构件的挠度,改善使用阶段的性能.③碳纤维的变形=初始变形+荷载引起的变形,而对应这两部分变形的胶粘剂剪切变形又分别分布于构件的两端和跨中区域,使得胶粘剂的剪切变形分布更为均匀,可有效避免粘结破坏.
勐海县15594179198: 碳纤维加固的好处有哪些 - ?
招仁复方: 碳纤维加固与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点.另外,采用碳纤维加固该工法,可大大提高建筑物的使...