維加固技術(shù)在橋梁修復(fù)中應(yīng)用廣泛，該技術(shù)是鋼筋砼結(jié)構(gòu)體外補(bǔ)強(qiáng)新技術(shù)，在國外已成熟且被廣泛認(rèn)同，在我國，自1997年相關(guān)研究與應(yīng)用開展后逐漸發(fā)展起來，其施工方法多樣，如預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固，通過夾具錨傳遞預(yù)應(yīng)力，抑制裂縫發(fā)展和撓曲變形，提升承載能力和剛度，適用于彎拉部位平直基面的梁式橋；還有碳纖維布粘貼加固，先清理破損混凝土、修復(fù)抹平，再預(yù)涂底膠、找平打磨、涂刷粘貼膠并粘貼碳纖維布，最后涂刷面膠，用于已產(chǎn)生裂縫的橋梁，還可推導(dǎo)公式計(jì)算加固所需碳纖維材料數(shù)量。

一、碳纖維加固技術(shù)在橋梁修復(fù)中的應(yīng)用概述

碳纖維加固技術(shù)是一項(xiàng)新型的加固技術(shù)，在橋梁修復(fù)過程中被廣泛應(yīng)用。其利用碳纖維材料的優(yōu)異性能，通過特定的施工工藝，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和修復(fù)，提高橋梁的承載能力、耐久性等性能，以滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸對橋梁的要求。

二、碳纖維材料的性能特點(diǎn)

（一）碳纖維片材的特性

• 碳纖維片材具有極高的拉伸強(qiáng)度，可達(dá)到2400 - 3400MPa，遠(yuǎn)高于普通的鋼板拉伸強(qiáng)度。
• 其彈性模量根據(jù)片材的力學(xué)性能可分為高模量、高強(qiáng)度和上等模量三種。高模量的碳纖維片材彈性模量較高，但伸長率比較低。
• 碳纖維材料重量較輕、化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易受各類化學(xué)物質(zhì)腐蝕，具有較好的耐寒性和耐熱性。

（二）樹脂類粘結(jié)材料的特性

• 在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的加固中，用于修補(bǔ)的配套樹脂包括底層涂料、油灰、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂等。底層涂料能夠滲透混凝土表面，增加碳纖維與混凝土的粘結(jié)性，保證粘結(jié)面的長期持久性；油灰用于填充混凝土表面空隙使表面平整，以保證碳纖維片材有效粘結(jié)；浸漬樹脂用于碳纖維布粘貼，粘結(jié)樹脂用于碳纖維板粘貼，這兩種粘結(jié)材料能使碳纖維片與混凝土構(gòu)件表面粘結(jié)緊密，形成共同結(jié)構(gòu)體，且樹脂與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。不過，環(huán)氧樹脂的固化性能容易受溫度影響，施工時(shí)溫度會(huì)影響粘貼質(zhì)量。

三、碳纖維加固技術(shù)在橋梁修復(fù)中的優(yōu)勢

• 施工便捷高效：不需要大型機(jī)器即可進(jìn)行操作，施工過程簡單易行，且總體成本較低。例如，在基底處理、碳纖維布粘貼等施工步驟中，操作相對簡單，不需要復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備輔助，并且可以在不破壞原有混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行表面施工，對橋梁整體結(jié)構(gòu)幾乎沒有改變，不影響正常車輛通行。
• 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能
  • 提高承載能力：碳纖維布的高抗拉強(qiáng)度能夠分擔(dān)一部分荷載，減輕混凝土的應(yīng)力集中，從而提升橋梁整體承載能力。在主梁加固應(yīng)用中，能有效改善主梁的受力性能，增強(qiáng)其抗疲勞能力和承載性能；在墩臺(tái)加固方面，環(huán)向粘貼碳纖維布可顯著提高墩臺(tái)的抗壓和抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)其整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
  • 控制裂縫發(fā)展：粘貼碳纖維布可以在裂縫處形成一道防線，與結(jié)構(gòu)共同受力，抑制混凝土構(gòu)件裂縫的擴(kuò)展，保持構(gòu)件的完整性，延長橋梁使用壽命。
  • 提高耐久性：碳纖維布具有優(yōu)異的耐腐蝕性，能夠在各種惡劣環(huán)境下長期使用。加固后的橋梁抗腐蝕性能顯著提高，降低維護(hù)成本。
  • 提高其他性能：可提高混凝土構(gòu)件的抗疲勞性、抗?jié)B透性、抗沖刷性，還能提高混凝土構(gòu)建表面的光滑度，利于水流通過。

四、碳纖維加固技術(shù)在橋梁修復(fù)中的施工方法

（一）基底處理

• 將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損以及碳化的部位全部清除，同時(shí)處理外露鋼筋的銹蝕部位，然后修補(bǔ)鑿除、清理、露筋后的構(gòu)件殘缺部位使其恢復(fù)完整度。
• 對于裂縫修補(bǔ)，如果裂縫寬度小于0.2mm，采用環(huán)氧樹脂涂刷密封；若裂縫寬度大于0.2mm，則利用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌縫填補(bǔ)。
• 將構(gòu)件表面突出部分打磨平，保證修復(fù)后的段差平順，采用磨光機(jī)將混凝土結(jié)構(gòu)的棱角磨成半徑大于30mm的圓角，最后沖洗打磨過的構(gòu)件表面并使其干燥到理想狀態(tài)。

（二）涂刷底層

• 調(diào)配涂料后應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆颍捎谕苛弦坠袒?，調(diào)配完成后需盡快施工。
• 采用滾涂方式在施工底層進(jìn)行均勻涂刷，在涂料硬結(jié)固化后，對涂刷表面進(jìn)行打磨處理使其順滑。

（三）對構(gòu)件表面進(jìn)行修補(bǔ)

• 若構(gòu)件表面存在坑陷破壞，使用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇街帘砻嫫秸?；將?nèi)角的段差、起拱等用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)平順。

（四）碳纖維布的粘貼

• 根據(jù)施工面大小設(shè)計(jì)、裁剪碳纖維布的形狀和尺寸，碳纖維布施工長度一般小于2m。
• 在確認(rèn)自然條件滿足施工要求后，用滾筒在施工表面涂刷膠水，膠水使用量依施工表面平整度決定，轉(zhuǎn)角位置多涂些膠水，涂好后靜置一會(huì)，再將碳纖維布粘貼到施工面上，粘貼時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)程操作碳纖維布的粘貼方向，并用滾刷不斷施加壓力，保持滾筒碾壓力度和速度不變，使碳纖維布與膠水充分接觸。此外，運(yùn)輸、裁剪碳纖維材料時(shí)應(yīng)避免彎折，粘貼前用直尺和刀具規(guī)范裁剪，避免材料浪費(fèi)。

（五）養(yǎng)護(hù)

• 碳纖維片粘貼完成后，需進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間約24小時(shí)，以碳纖維加固面達(dá)到初期固化狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，且在固化養(yǎng)護(hù)期間不能受到干擾。

（六）涂裝

• 在樹脂硬結(jié)固化后，可根據(jù)需要對橋梁加固的施工表面涂耐火涂料或其他顏色的涂料。

五、與其他橋梁加固技術(shù)的比較

（一）錨噴混凝土加固法

• 錨噴混凝土加固法是將新制混凝土和嵌入的鋼筋一同與橋梁構(gòu)件粘合，形成完整的新舊混凝土和錨桿結(jié)構(gòu)，然后噴射黏附在橋梁加固部位。此方法可使原本受損結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力重新均勻分布，有效減少應(yīng)力集中，且混合的混凝土材料與原本橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)合狀態(tài)較好，避免后續(xù)變形斷裂等問題，施工一般分為5個(gè)過程：搭設(shè)外作業(yè)支架、清理橋梁加固表面、加設(shè)錨桿（或安裝其他固定結(jié)構(gòu)如膨脹螺絲等）、嵌入鋼筋結(jié)構(gòu)、混凝土的噴射和養(yǎng)護(hù)。

（二）橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法

• 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是在原本橋梁的受損構(gòu)件上重新加裝一層新的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該方法不僅能加強(qiáng)相關(guān)構(gòu)件的承載能力，還具有穩(wěn)定原本橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但施工前需要對原本橋梁構(gòu)件的表面進(jìn)行處理，以促進(jìn)新舊兩種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合。

（三）改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法

• 當(dāng)橋梁材料無明顯劣化和損傷，但由于長時(shí)間服役導(dǎo)致橋梁本身結(jié)構(gòu)的承載力逐步下降達(dá)不到使用要求時(shí)，可通過在外部加設(shè)支梁、鋪設(shè)加固鋼筋等方式加強(qiáng)橋梁的受力體系，達(dá)到加強(qiáng)橋梁承載力、保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的作用。

（四）粘貼鋼板加固法

• 粘貼鋼板加固法是利用有機(jī)樹脂等粘結(jié)性材料將鋼板與需要加固的受損構(gòu)件的表面粘接在一起，使鋼板參與到加固構(gòu)件的整體中，承擔(dān)構(gòu)件的部分受力。此方法操作簡單，施工工期短，能有效加強(qiáng)構(gòu)件的力學(xué)性能，且不影響構(gòu)件本身結(jié)構(gòu)和外形，常用于橋梁部分構(gòu)件出現(xiàn)彎曲變形或偏心負(fù)荷過大時(shí)的加固。

綜上所述，碳纖維加固技術(shù)在橋梁修復(fù)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，并且其施工工藝明確，與其他橋梁加固技術(shù)相比有著自身的特點(diǎn)，在現(xiàn)代橋梁修復(fù)工程中發(fā)揮著重要作用。

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