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碳纤维单向布加固砼技术在旧桥改建中应用 　　【摘要】碳纤维单向布与配套树脂材料是加固维修钢筋砼结构领域中的新材料、新工艺。在平安县城白沈河中桥中，为使主梁满足抗弯要求，采用了此技术进行加固补强。用此新技术、新材料加固的工作在青海尚属首例，同时也取得了较大的经济效益。本文对该材料性能与施工工艺等有关技术问题做一介绍。 　　【关键词】 碳纤维单向布；加固砼技术；应用 　　1. 碳纤维概述 　　（1）碳纤维单向布具有高强度、高弹性模量和耐久性好等优点。应用专用的树脂和碳纤维布，按设计要求粘贴于砼表面，从而达到结构物加固补强效果。通过对梁、板、柱等进行加固前后大量对比试验，力学性能显著得到提高，据试验研究统计粘贴一层碳纤维单向布的梁板，其抗弯性能可提高5～8%。此技术与其他粘钢、喷射砼等加固技术相比，具有自重小、施工简便、施工周期短、基本不???加原结构自重及原构件尺寸和耐久性好等特点。 　　（2）美国、日本等国于二十世纪八十年代开始进行实验研究，目前已经大量使用此技术。据有关资料统计，仅日本1997年用于加固修复的碳纤维布使用量就达70万m2。我国近两年来，科研单位和院校在这方面的研究和应用做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，使工程降低了费用，同时也取得了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。 　　2. 工程概况 　　（1）该工程为位于青海省海东地区平安县城东白沈河桥，横跨白沈河。近年，随着经济的发展，通行车辆及重型车辆逐渐增多，该线公路负担着疏散青海省主要交通的重任。然而，在调研中发现：梁体破碎、表面出现大量裂缝、桥面铺装网裂现象严重、梁体大面积渗水以及桥台后路面开裂沉降等病害现象。通过调研还发现，当重型车辆通过桥梁时，桥跨结构振动较大。桥梁已处于不安全使用状态，急需进行检测评定，以便合理采取技术改造措施，从而保证该桥安全运营。 　　（2）桥梁上部结构为3孔13米钢筋混凝土简支T梁桥，老桥每孔7片T梁由5道横隔板横向铰结成孔；加宽部分每孔3片T梁由5道横隔板横向铰结成孔。下部结构采用重力式U台及重力式墩身，基础类型为天然浅基础。板式橡胶支座，锥形护坡。其主要技术指标如下： 　　桥梁跨径：3×13=39米； 　　桥面宽度：2.8（人行道）+2.4（加宽）+11.2（老桥）+2.4（加宽）+2.8（人行道）=21.6米； 　　设计荷载：汽-20级，挂车-100。 　　（3）对于抗弯承载能力，设计抗力为 ，则基于检测结果的结构抗力效应经以上各个折减系数修正后为 。荷载效应的设计计算值 ，则考虑活载影响修正系数后的荷载效应的计算值 。即结构的抗力效应小于荷载效应，该T梁不能满足抗弯承载能力的要求。 　　（4）经验算分析结果可知，该T梁需进行抗弯加固。 　　3. 主梁加固方案和材料的选定 　　3.1加固方案的选定。最早提出采用粘贴钢板的加固方案，由于该桥梁位于平安县城繁华地段且梁片数较多，改桥为新、老桥结合，老桥修建年代久远，若采用粘贴钢板方案美观性较差，日后养护等较烦琐，从安全性上由于上部主梁片数较多，粘贴钢板加大了上部重量，增加了下部构造的负担，经计算比较最后确定选用碳纤维复合材料进行补强加固。碳纤维布的极限抗拉强度高于普通钢筋的10倍以上，而弹性模量也与钢筋相近，较适合于钢筋砼结构的补强加固工程。另外施工简便，适用于要求施工周期短的加固工程。 　　3.2材料的选定。近二、三年来，我国引进了美国、日本生产的碳纤维复合材料，进行了一些工程的加固，并取得了较好效益，但费用高影响推广应用。近期由于国产化系列的碳纤维复合材料的出现，为该工程材料的选用奠定了基础。经比较采用兰州德亿建筑科技有限公司的碳纤维布和配套树脂，其中碳纤维布采用的是国外进口优质丝，质量可靠稳定，费用较低。产品通过国家级质检部门的严格检验，各项性能指标已达到国外同类产品的水平。 　　4. 施工工艺 　　为确保主梁抗弯钢筋与加固碳纤维能够同步工作，应该尽量缩短原主梁钢筋与碳纤维的应力应变的差值，主梁加固时需考虑卸载措施，这样可推迟将原主梁结构的钢筋受力转给碳纤维的时间，积极地改善主梁结构，并使得破坏时原钢筋和碳纤维各自进入极限状态，主梁的总体强度显著得到提高。主梁加固时卸载措施：拆除上部桥面铺装→碳纤维布粘贴加固→新铺筑桥面铺装。 　　加固施工工艺步骤如下： 　　4.1定位放线：首先熟悉施工图纸，明确加固部位及范围，然后在构件上弹线（其轮廓线要大于实贴尺寸20mm以便打磨）。 　　4.2混凝土基层处理。 　　4.2.1为了保证粘贴密实，在不影响原结构的基础上，采用先人工后机械打磨的方法。剔除表面灰层与混凝土的接触面，混凝土面平整度每米不大于4mm。同时要剔除粘贴面上的木屑、油毡等杂物。混凝土打磨，用角向