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外部粘贴预应力碳纤维板技术加固桥梁结构的工程应用分析

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浏览:- 发布日期:2017-12-25 13:20:14【

试验主要涉及的技术— — 碳纤维板加固 目前我国主要的建筑材料中.碳纤维板加固在气候方面耐腐 性能最突出的一种是碳纤维板材 现有研究得出的 分析结果表明:弱碱、弱酸、长时间的日照以及冻 融的长期循环等环境方面的因素对于碳纤维的耐老 化性能以及力学性能的影响较小 弹性钢材与碳纤 维板的综合性能比较如表1所示碳纤维板加固表1 碳纤维与弹性钢材性能比较 材料类型 弹性模量/GPa 抗拉强度/MPa 抗拉强度发挥条件 碳纤维板 165N170 2 800 1.7%拉升变形 弹性钢材 20H0 300 0.15%拉升变形 在碳纤维板工作(作用环境规定为与构建内部 钢材协同进行工作)情况下.忽略钢筋初始应变系 数大小的情况下碳纤维发挥抗性强度的大小也仅为 72 1 交通标准化 8.8%:碳纤维板加固而如果是在同等条件下.混凝土结构的建筑 表面将会有极大的裂缝以及变形现象发生 而预应力碳纤维板的加固技术则是指对碳纤维 板的作用中施加了一定程度的预应力.这样可以使 得碳纤维板预先发挥出具有相当程度的硬度.从而 达到对碳纤维板强度的有效利用 通过这种技术. 一方面可以减少加固以及维护系统的成本.达到节 省材料的目的:另一方面可以使结构变形的作用减 小.使得承载力增加时其结构强度也可以得到一定 的提升 本文对此项技术进行研究以及实验.以此 来进行试验桥的结构加固.并进行一定的应用分 析、评估。 2 试验桥梁情况及具体加固方案 试验桥至今已工作40年.长度为49.5m.整体 结构分为2跨.其中一跨的长度为19.5m,每一跨是 由t型主梁以及桥面的面板组成.其主梁主要材料 为钢筋混凝土.在t型梁之间。都假设了联系较强 的横隔梁.其设定的荷载量为挂一80以及汽一l5 存在的主要问题在于桥梁主体出现了许多的受力裂 缝.桥梁本身的抗弯强度因时间长久而退化严重,碳纤维板加固 桥梁出现了很明显的变形现象。根据其承载能力的 大小决定对其按照挂一100和汽一2O的通行荷载标 准来进行加固以及修复 对试验桥的承载能力进行的验算,得出结论: 主梁部分从中间到两侧的3.8m区域.其内部的抗弯 能力明显不足。根据荷载试验得出的结果表明:其 抗弯能力与标准荷载力差距约为800kN/m 必须进 行一定程度的加固以提高其抗弯能力 主要施工方 法为在试验桥主梁的中低部分以及梁肋距离梁底 30e1TI处.都粘贴应力大小为1 000MPa和截取面积 为140ram2的碳纤维板.加固主材料的碳纤维板以 及胶粘剂的主要性能如表2所示 表2 碳纤维板以及胶粘剂的主要性能 拉伸强度 弹材料名称 性模量 极限拉 伸 拉伸剪切 对接拉伸 ,MPa /GPa 应变 强度 强度 碳纤维板 2 800 l65 0.017 胶粘剂 32.6 l8.1MPa 30.2MPa 3 主要施工工艺 3.1 对混凝土的表面进行一定程度上的处理 为 了使碳纤维板与桥梁接触部分的粘贴性能较好.必 须对混凝土表面进行一定程度的处理.首先就是详 细的外观检查.在此过程中.务必将风化程度较为 严重的地方以及产生的裂缝处的异物以及阻碍物 (木屑、多余混凝土)清理干净,并且在空隙处涂抹 一定量的环氧树脂来填平缝隙.其次用直尺对其表 面的平整程度进行检查.如果缝隙过大或无法使用 环氧树脂的方式填平.就要采用整体结合性能突出 的砂浆进行整平.最后为了保证混凝土和砂浆保证 足够的界面结合力.选择在混凝土上埋置剪力集合 器(规格:8mm),共2 100个,埋深的尺度为50mm。 3.2 在需要进行加固的梁体两端分别安装碳纤板 锚具和张拉机具(见图1),步骤如下: a)首先在锚具的安装位置切出一个比锚具底板 部分稍深和稍大的方形槽:碳纤维板加固 b)其次在方形槽的底部螺丝的对应部分植入锚栓: c)将环氧胶泥适量填入到方槽内部: d)在锚具的底板位置套入锚栓,并且安人到方 孔中间。使结构混凝土与表面达到一定的平整度。碳纤维板加固8)梁侧锚具安装示意 b)梁底锚其安装示意 图1 碳纤板锚具的安装示意图 3-3 在预应力碳纤维板的粘贴面部分以及混凝土 的表面均匀的涂抹上专用规格的胶粘剂f8ram规 格).然后安装碳纤维板到张拉机具以及锚具上并 且进行固定 3.4 张拉碳纤维板的设计初始应力如图4a)所示 3.5 在张拉机具的一方将碳纤板锚具进行固定. 并且释放出预应力.其次切断碳纤板.主要内容如 图4b)所示 3.6 当温度比胶粘剂的固化温度低的时候.需要 采用电辅助加热设备对预应力碳纤维板加热.以使 得胶粘剂能够正常固化 3.7 将张拉机具进行拆除处理.碳纤维板加固并且对碳纤维板 安装的锚具进行一系列的防护处理。


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