贴刚法及粘贴碳纤维法桥梁加固

1、贴刚法及粘贴碳纤维法桥梁加固1.贴钢法2.粘贴碳纤维加固桥梁一、概述粘贴钢板补强：有效提高结构的抗弯、抗剪及抗开裂性能，不改变结构外形，在许多情况下替代了增大截面加固技术。是为2O世纪8O年代的一种先进加固方法。1.贴钢法1. 方法：采用粘结剂（环氧树脂）将钢板粘贴在钢筋混 凝土结构的受拉边缘或其他薄弱部位；2. 作用：与原结构共同受力、提高刚度，改善结构应力状态、提高构件抗弯和抗剪能力、减少裂缝扩展；3. 优点：施工技术简便、操作空间小、施工周期短、便于检查；4. 缺点：钢板防腐、超筋破坏。二、粘贴钢板法加固原理和方法（一）粘贴钢板加固设计要点(1) 提高结构抗弯能力：在构件的受拉边缘表面粘

2、贴钢板，合理与安全的设计应控制在钢板发生屈服变形前，粘结处混凝土不出现剪切破坏。(2) 主拉应力区抗剪强度不足：将钢板粘贴在结构的侧面、并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴（斜度一般为4560）。(3) 构造设计：加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状，用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽；用于提高抗剪强度的钢板可适当厚些。(4) 钢板设计长度：应将钢板两端延伸到低应力区，以减少钢板锚固端的粘结应力集中，防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板受拉而脱落的情况发生。(5) 粘贴钢板加固：除足够的锚固长度、粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性外、端部可用夹紧螺栓固定，并在钢板上按一定的距离用螺栓固定。（二）

3、粘贴钢板加固注意事项 1.抗弯加固 粘钢部分和没有粘钢部分存在刚度差别，在刚度变化处有较大的应力和应变突变，结构易在此部位开裂。因此应考虑粘贴钢板时钢板的厚度不宜过厚，避免在刚度变化处出现裂纹。因此粘贴钢板的起点应尽可能靠近支座，以减小主拉应力，从而减少突变破坏的概率。 从受力观点看，加固的钢板满布梁底伸到支座以外更好。当结构的抗弯强度需要较厚的钢板时，可采用变厚度钢板。如条件限制，可考虑其他加固方式，如粘贴碳纤维布。 2.抗剪加固 结构粘贴钢板进行加固后，结构的抗剪能力也有一定的提高，试验证明，对于不同配筋和采用不同的钢板规格加固的结构，其抗剪强度都有所提高，提高的幅度为220。设计中，为了

4、安全起见，不考虑这部分抗剪强度的提高。 钢板粘贴在梁的侧面可以减少结构开裂，使结构中混凝土的抗剪能力得到较为充分的利用。 从力学观点上看，抗剪钢板在粘贴时从底面到两侧面布置成U形最好，可减缓裂缝绕过钢板发展。三、粘贴钢板加固法施工（一）施工工艺 (1) 待粘贴部位的混凝土表面应清凿平顺、坚硬干净； (2) 钢板除锈要彻底，且表面应有一定的粗糙度； (3) 慎重选择胶粘材料，配胶精确，已固化的胶不得再用； (4) 粘贴时环氧树脂应饱满，在混凝土表面及钢板表面分别涂刷一层均匀的环氧砂浆薄层（厚约2mm），然后加压使之密贴并使之固定（粘结剂固化前应有措施使钢板固定并夹紧）； (5) 粘贴前在混凝土构

5、件上钻孔并安装锚固螺栓(兼作固定件和压紧件)，要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘贴钢板时有效地加压，同时还可帮助钢板克服剪切，有利于粘贴的耐久作用； (6) 对钢板外表面进行防锈处理和被加固部位构件的外观处理。（二）施工安全措施 (1) 配制粘结剂用的原料应密封贮存，远离火源，避免阳光直接照射； (2) 配制和使用场所，必须保护通风良好； (3) 操作人员应穿工作服，戴防护口罩和手套； (4) 工作场所应配备各种必要的灭火器以备救护。（三）质量检查 (1) 撤除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从音响判断粘接效果或用超声波法或红外线法探测粘结密实度。钢板的有效粘结面积应不少于95

6、。 (2) 对于重大工程，为真实检验其加固效果，尚需抽样进行荷载试验，一般仅作标准使用荷载试验，即将卸去的荷载重新全部加上，其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。2.粘贴碳纤维加固桥梁 碳纤维材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer简称CFRP)用于加固工程于20世纪80、90年代在发达国家兴起的一项工程修复技术，与其他加固方法相比有更多的优点和更明显的加固效果。碳纤维加固桥梁已受到越来越多的关注，已成为国内外加固修补领域中广泛应用的一种手段。 碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈(PAN）基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。碳纤维材料加

7、固具有如下特点：1. 轴向抗拉强度高，能灵活地用于抗弯、抗剪加固；2. 密度小，自重轻，能在狭小的空间操作：3. 具有柔性，适用于各种复杂外形构件表面；4. 织物覆盖表面平整，对装修影响小；5. 耐腐蚀性(抗碱等化学腐蚀和恶劣环境)、抗磨蚀性、抗震性及耐久性，存储寿命长；6. 永久荷载作用下抗蠕变等特点。一、碳纤维材料性能 加固混凝土结构用的纤维材料目前主要有三种：玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFPR)。 纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。 由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及现场施工便捷，所以是桥梁加

8、固补强的理想材料。玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFPR)与高强钢丝力学性能碳纤维布：抗拉强度：一般为3550MPa；弹性模量：2.35X105MPa；厚度在0.110.43mm；幅宽在20100cm；卷材长度为50100m。碳纤维材料与其他加固材料对比：（1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍；（2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。（3） 疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料的疲劳极限仅为静荷强度的30%40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内

9、力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%80%，并在破坏前有变形显著的征兆。（4）重量：约为钢材的五分之一。碳纤维片拉伸性能二、粘结材料 粘结材料的性能是保证碳纤维布与混凝土共同工作的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节。因此，粘结材料应有足够的强度保证碳纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。 粘结材料是将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系列粘接材料。 主要包括三类材料：底层涂料、整平材料和浸渍树脂。 1底层涂料(底涂胶) 在处理好的混凝土表面上，涂一层很薄的底层胶，既可以浸入混凝土表面，强化混凝土表面强度

10、，又可以改进胶接性能，从而使混凝土与碳纤维布之间的粘接性得以提高。 2整平材料(找平胶) 碳纤维布只有与所加固补强的混凝土表面紧密接触，才能产生良好的补强效果因此。在涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平胶进行找平，同时将矩形断面直角打磨后补成圆弧状。 3浸渍树脂(粘贴主胶) 浸渍树脂在粘结材料中起着至关重要的作用，它连接底胶与碳纤维布。 4防护材料(罩面胶) 罩面胶主要是为了施工表面的美观和保护碳纤维布，防止复合材料被紫外线直接照射。它的选择范围较大，丙烯酸体系、聚氨脂体系、不饱和聚脂体系、有机硅、有机氟体系等都适合。三、粘贴碳纤维加固施工工艺碳纤维加固桥梁的施工工艺如下： 1.施工要求。现场温度低于5摄氏度及雨天或可能结露时应停止施工。被加固桥梁构件基面的混凝土强度等级不低于C15。 2.基面处理和清洗。被加固构件混凝土表面的劣化层（如浮浆、风化层）进行清除和打磨。基层的错位与突出部分要磨平，转角部位要做倒角处理。有裂缝的部位要采取灌注环氧树脂做修补。 3.涂刷底胶。首先按比例准确配置好底胶并搅拌均匀，注意一次配制量应在可使用的时间内用完。当底胶硬化后，对涂抹胶面的突起部分应用磨光机或砂纸打磨平顺。底胶指触干燥后进入下道施工工序