浙江桥梁碳纤维加固施工方案

浙江桥梁碳纤维加固施工方案（本文由鼎峰加固整理）一、引言碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料具有强度高、变形小、弹性模量适中、耐腐蚀性和耐久性强、质轻、抗疲劳性优异、使用基本不增加结构截面、施工简便、施工工期短、质量易保证、经济效益高、且能保证碳纤维与原结构共同作用。近年来在土木工程领域中的研究与应用得到了迅速发展。二十年代开始已大量运用于建筑结构的加固和补强、抗震加固等。二、加固工程概况湖州市某大桥主桥为61m预应力混凝土下承式桁架拱，引桥为165m梁板结构，桥面净宽17.5m，于1992年建成通车（大桥立面图）。随着当地经济的发展和乡村的变迁，交通流量急剧增加，该桥预应力混凝土下承式桁架拱桥梁和横梁大部分出现裂缝，桥面现浇混凝土造板破损严重，引桥板梁已出现了大量的破裂和孔洞。由于该桥处于江南潮湿地区，大桥构件的大量裂缝长期受潮湿空气的侵蚀，对桥梁结构的承载能力，使用寿命和桥梁的安全将会产生严重的后果。为了确保桥梁的安全使用及桥下港道的运输通畅，课题组对该桥现状评估、极限荷载确定试验与研究的基础上进行了改建或加固方案的比选：（1）拆除重建。但该桥位于公路和港道运输的交通要道，附近又是工业区和公安要区，陆岸交通流量大，拆除重建工期较长，工程费用过大且造成一定程度上无法避免的浪费。（2）采用新型的碳纤维复合材料进行补强加固。主要利用它极强的抗拉强度（是普通=2\*ROMANII级钢筋抗拉强度的10倍以上），其弹性模量也与钢材相当。其自重轻，对原结构的厚度增加很小，加固的后的表面可进行各种装饰喷涂。施工时不需要特殊及大型机械设备，不需中断水陆交通。不需大的施工空间，施工周期短。经过以上各方案的比选，最终选用碳纤维材料进行加固，具体加固措施：2.1上弦杆：两侧凹槽用C50锚喷砼（含Φ6钢筋网片）填平，在两侧及上缘粘贴一层A3钢板（厚8mm），吊点部位上缘加强一层，拱脚部位底缘加强一层。2.2下弦杆：在底缘纵向粘贴一层（宽80mm三条）YTD-CFS-120型碳纤维板材＋一层YTD-CF-30型碳纤维布，端部U形粘贴一层YTD-CF-30型碳纤维布锚固。2.3竖杆、斜杆：对整个杆件环向粘贴一层YTD-CF-30型碳纤维布。2.4横梁：对裂缝宽度＜0.15mm的，先封闭裂缝，再在底缘纵向粘贴一层（宽80mm二条）YTD-CFS-120型碳纤维板材＋一层YTD-CF-30型碳纤维布，然后在横梁两侧U型粘贴抗剪碳纤维布，横梁顶部植筋与桥面板钢筋连接。对裂缝宽度≥0.15mm的或砼严重破损，断裂的构件，原构件凿除，按部分预应力A类构件设计重新浇筑。2.5主桥桥面板及桥面铺装：全部凿除重新浇筑，桥面板10cm厚C50砼，桥面铺装6cm厚C40钢纤维砼（钢纤维掺量不少于砼体积率1.5%）。2.6引桥板梁：对于主桥相邻的两跨引桥14块13m板梁，考虑这些板梁在汽车荷载的跳车冲击下损害严重，拟换除旧板，采用13m先张法板梁，梁高55cm，通过原盖梁顶垫高调整新板与旧板之间的高差；对引桥其它42块13m板梁，先对板底进行裂缝封闭处理，然后在每块板底缘粘贴一层YTD-CF-30型碳纤维布。2.7引桥桥面铺装重新浇筑10～13.5cm（由铺装调整桥面横坡）。2.8伸缩缝：全桥设置D60异型钢伸缩缝四道，共28m；引桥墩顶桥面均做桥面连续。2.9限高设施；根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）第8.5.3条人行通道净空要求〔3〕，在桥梁两端设置钢筋砼限高设施：B×H=4.0m×2.2m，并设置相应警示标志牌。2.10对栏杆破损部分及新换板梁处栏杆按原栏杆恢复。伤三、背主要分项工程枝的施工顺序、战施工方法军1.货混凝土结构裂欺缝封闭及裂缝歼灌胶施工工艺蓝流程：董1.1险卧对宽友度贼≤脾0.2m胁m亿的裂找缝狗,湾用角磨机切割妙片在裂缝处双开泼“暂V岸”谈型槽，用专用感裂缝灌注胶在翁其表面进行反鲜复涂抹，使胶锦料渗进裂缝内捎，达到对裂缝疑的封闭弥补。湖1.2英所对宽度益＞施0.2m湖m饲的裂物缝嫩,押应采用恒压灌装注法对裂缝进需行灌注，以达焰到对裂缝的封刘闭弥补，灌注队工艺及步骤如鬼下：食（笔1零）用裂缝放大将镜正确观察裂尿缝宽度；则（乱2骡）基层处理：浆清除裂缝表面助的灰尘、油污抓；顽（龄3土）确定注入口境：一般梢按省3省0洋～惕40c少m荐距离设置一督个径“暑V欣”肆型注入口，注垄入口位置尽量众设置在裂缝较宜宽、开口较畅临的部位；龟（漫4哄）封闭裂缝：饺除预留注入口妨之外，采用封鞭口胶封住裂缝心，留出注入口胸；娱（读5躲）安设塑料底扁座：用专用快集干胶将底座粘判于注入口上；厘（于6塌）安设灌浆器早：将配备好的激专用灌注胶注分入软管中，把阴装有胶料的灌叛浆器旋紧于底魂座上；苹（差7内）灌浆：松开早灌浆器弹簧，范确认注入状态塔，如胶料不足返可补充再继续采注入；往（渣8赖）注入完毕：孤待注入速度降治低确认不再进阁胶后，可拆除勒灌浆器，用堵石头将底座堵死逢；曲（辟9六）灌注胶固化印后拆除底座及阀堵头，清理表城面封缝胶。趟2俯碳纤维布加固想混凝土结构施叫工工艺流程：领2.1井感混凝土结构表俩面处理封(1岂)赞用钢丝轮角磨筝机清除混凝土摔表面的劣化层骨（剥离蜂窝、骑浮浆、由于腐更蚀或风化产生掌的水泥翻沫、毕脱模胶层、松惭散的混凝土碎长屑、沥青等）缺，并用吹风机顿吹净，露出干脂净、结构坚实犁的表面；焦（粮2赞）对于混凝土转胀裂、松散、造钢筋锈蚀的现殃象，先凿除松太散部分，对锈们蚀钢筋进行手姜工除锈，然后削采用环氧树脂描作防腐处理，寺并用环氧胶泥虹作为整平材料泻填补平整。在殿填补环氧胶泥若前，先在破伤眼口处涂刷一遍唤环氧胶作为粘抄合剂，以确保林新老混凝土粘务合良好；崇（永3苗）对结构表面翻蜂窝、麻面等匪缺陷部位，用枝环氧胶泥或碳没纤维胶整平材烤料填补修复平否整或圆滑顺畅史过渡，以确保猴构件表面平整集美观；当（含4剥）对基面尖锐甘凸起的部位（需混凝土构件交西接部位，模板州段差等）或凸盒起的转角部位乳用角磨机进行井倒角处理，打话磨成弧状涛（份R=2c疏m妄）；际2.2马廊涂上底胶绩(1盐)雄根据标准用量罚，算出所涂布裙面积的底胶用盐量，视现场气币温等实际情况心，确保在适用贩期内一次用完压，按底胶规定狭的比例把底胶间主剂和固化剂健置于配胶容器秀中，用电动搅三拌器搅拌均匀皆并应注意：堡a碑、已配好的底围胶超过适用期矿后严禁使用；捕b尸、在底胶中严辟禁添加任何溶接剂，含有溶剂留的毛刷或被溶朵剂湿了的容器套、滚筒等工具幸在未干燥之前论不得使用；遇（纠2峰）用滚筒刷或紧毛刷均匀、无糠遗漏地将底胶叼涂在需加固补沿强的混凝土表此面，底胶涂刷民面边界应不小红于所粘贴的碳雾纤维布大小。滤应注意：施工箩部位的温度应嘉不低侮于再5益℃矿或高朱于事4膛0为℃庭，相对湿度应浩不小绞于给70药%记，如遇雨天、酬混凝土表面结萌雾或有水份，说应用电吹风将蚊潮湿部位表面当处理至干燥后往方可施工；升（忧3刃）等底胶凝胶吼至指触干燥（岩视施工现场气死温情况，一般灵需找1推小时左右）后椅，如发现表面妙有突起毛刺或威胶瘤，应用砂稳布打磨圆顺，晶注意不能将底初胶层打磨穿，慰如有打磨穿的滤局部应重上底球胶；悦2.3哀期修整找平郑(1公)熟底胶指触干燥捉后，若发现粘季贴表面上有缺虚损、坑洼、凹斜陷拐角、模板莲接头处出现的奔高差等情况，痒应用找平胶进围行多次刮填修荣补平整；落（蹄2辟）等整平材料浪固化至指触干贡燥（视施工现光场气温情况，圆一般牛需驰1摄小时左右）后公，如发现整平关部位表面有突挡起毛刺，应用沙砂布打磨光顺体。盛2.4正乒粘贴碳纤维布却(1死)晕按设计要求的道尺寸裁减碳纤绑维布应注意：羽a攻、碳纤维布的醋裁剪数量应保丽证能在当天用浴完；似b偿、碳纤维布一抚定要做好防潮歉处理，避免影绩响质量；方c蚁、碳纤维布在载运输、存储、兴裁剪和粘贴过呈程中应避免受湾到弯折，每天剩施工所用的裁卡剪好的碳纤维罩布应妥善保存满；扁d撕、碳纤维布为贿导电材料，使项用碳纤维布时旧应尽量远离电友气设备及电源纲；矩（保2瘦）根据粘结胶剥的标准用量，床计算出所涂布下面积的需用量高，视现场气温句等实际情况，聪确保在适用期殖内一次用完，以按粘结胶使用吉说明规定的比蜓例把粘结胶主扮剂跟固化剂置沾于配胶容器中愚，用电动搅拌阿器搅拌均匀；抄（兵3乘）用滚刷或毛急刷均匀、无遗伏漏地将粘结胶舰涂在选定的混榨凝土表面，粘央结胶涂布表面老应不小于所粘伶贴的碳纤维布季的大小。应注柏意：在模板接材头处出现的高转差位置和拐角匙以及碳纤维布令搭接部位应多山涂一些；浊（的4乳）地已涂好粘好结胶的混凝土素表面铺覆碳纤娃维布，碳纤维虫布的铺覆方向催符合设计要求王，接头搭接应已在纤维方向进婶行，并且搭接犯宽度应不小聪于纹10c杰m逢；柜（嘉5穿）用专用胶辊污和刮板在碳纤毙维布上沿纤维毛方向施加压力刊并向一个方向深或从中间向两扎个方向滚动碾株压，但不允许雄来回反复滚动血，使树脂胶液早充分浸渍碳纤见维布，形成复验合材料，消除蝶气泡和除去多见余树脂，使碳宝纤维布和底层可充分粘接。严阳禁交叉垂直于盯碳纤维布方向狠滚动碾压施工细，以免出现折逗丝滑丝现象；他（举6辆）二层粘贴，蝇应重复上述步梳骤，在纤维表焦面粘结胶固化纺至指触干燥后欧方可进行下一招层碳纤维布的据铺覆；飞（子7鸟）自然养护应叮遵循下述要求捎：犯a蒜、每处施工完鄙成后，自然养衔护详2鞭4饭小时内应确保赚不受外力硬性绘冲击等干扰；欧b植、每道工序过态程中及完工后列，均应采取适惩当措施保证不炼受污染或雨水绝侵袭；追c抢、施工过程中厉平均气温一般峰都高析于逮5佣℃抛，自然养护至半达到设计要求脚需鉴要姻3壮～音5从天左右。订（循8渡）、对粘贴施因工完成后的复砖合材料层，经赚自然养护至粘给结胶完全固化送后，对碳纤维婆布粘贴面仔细隐检查，如果碳昆纤维布粘贴层惑有空鼓或气泡路，可以用刀片沉将碳纤维布划惕开（注意不要困划的太大），省然后采用注射筝器针管将调制秘好的粘结胶注矩入空鼓或气泡孩内填充至密实誓。应保证密实陵粘贴面积达虾到父100猫%箩；棚（坐9肿）碳纤维布粘袜贴的质量标准猫：代a唤、粘结胶浸润办碳纤维束良好罩；粘b绞、碳纤维布粘巨贴密实与混凝重土结合面达贯到讯100雷%白以上；摊c搏、碳纤维布方旅向不发生弯曲满；顺纤维方向坐搭接长度不小工于嫩10c营m拌，各层之间的隙搭接部位不得燃位于同一条线燕上，必须错开肤至敲少尚50c虾m闹；萌d刮、碳纤维布规控格、贴片位置诵、长度、宽度芬、纤维方向、馋层数符合设计释规定；船涂刷表面防护呢胶：在粘贴碳剃纤维并形成复屯合材料凝胶固纺化后，在复合烟层表面采用毛钩刷和刮板均匀梢涂刷表面防护厨胶，形成防护控层。扫3轻混凝土结构粘畅钢施工工艺流渗程：江3.1柱建混凝土构件表泄面，应按下列梳方法进行处理奇：叫（捏1问）对原混凝土芬构件的粘合面芒，可用硬毛刷禽沾高效洗涤剂过，刷除表面油虹垢物后用水冲减洗，再对粘合肢面进行打磨，沃除岁去扁2剖～泼3m容m门厚表层，直至收完全露出新面香，并清除表面系粉粒。如混凝眠土表面不是很旷脏很旧，则可朗直接对粘合面记进行打磨处理笨，去论掉枝1驰～陵2m恭m私厚表层，用有声压水冲洗干净寻，待完全干燥腊后用脱脂棉沾晌丙酮擦拭表面式即可。罩（黑2男）对于新混凝瓦土粘合面，先洒用钢丝刷将表厅面松散浮渣刷抱去，再用硬毛忠刷沾高效洗涤廊剂洗刷表面，饰或用有压水冲身洗，待完全干信后即可涂粘结膝剂。爪（况3靠）对于龄期跃在叛3指个月以内或湿志度较大的混凝聚土构件，尚须该进行人工干燥淡处理。生3.2际这钢板粘接面，锁须进行除锈和严粗糙处理；如联钢板未生锈或高轻微锈蚀，可伐用喷砂、砂布仔或平砂轮打磨魄，直至出现金钟属光泽；打磨未粗糙越大越好怨，打磨纹路应卡与钢板受力方尽向垂直。其后絮，用脱脂棉沾睡丙酮擦拭干净滴。控3.3共酬粘钢专用胶使悟用前应进行现椒场质量检验，谨合格后方能使墙用，按产品使崖用说明书规定毫配制。注意搅填拌时应避免雨桂水进入容器，长按同一方向进矛行搅拌，容器门内不得有油垢笔。瓣3.4沉漠粘结剂配制好魄后，用抹刀同皂时涂抹在已处奇理好的混凝土候表面和钢板面护上，厚血度衫1掏～羞3m民m停，为防止流淌铜，可加一层脱拐腊玻璃丝布。误粘好钢板后，殃用手锤延粘贴饼面轻轻敲击钢吵板，如无空洞自声，表示已粘催贴密实，否则帝应剥下钢板，幸补胶，重新粘栋贴。慎3.5押蕉钢板粘贴好后瓦立即用夹具夹苍紧肝,眼或用支撑固定价，并适当加压啊，以使胶液刚钓从钢板边缝挤厚出为度。睛3.6您盐夹具或支撑拆诵除时间及加固饥构件的受力使富用时间应严格轨按专用粘钢胶变产品使用说明灶书规定控制。倒3.7骨把加固钢板外露打部位，应及时健采取防锈措施厌。村3.8始炮粘结剂施工必居须遵守以下安椅全规园定春:丹(1裙)妙配置粘结剂的截原料应密封贮锯存，远离火源虚，避免阳光直解接照射。森（拦2华）配置和使用掘场所，必须保哪持通风良好。敏（里3葵）操作人员应只穿工作服，配援防护口罩和手存套。尾（裤4榆）工作场所应衫配备各种必要齐的灭火器以备明救护。絮3.9肾括粘贴作业结束断，拆除临时固柿定设备后，应垫用小锤轻轻敲朋击粘结钢板，谅从音响判断粘猜结效果或用超助声波探测粘结字密实度；如锚蝴固区粘结面积型少鬼于凤90映%雅，非锚固区粘前结面积少呜于戴70湾%叨，则此粘结件能无效，应剥下往重新粘结。恼4面伸缩缝施工工些艺流程：脏4.测1框本工程桥面伸蓬缩缝使尤用筋D听60危异型钢伸缩缝啦。为4.腔2兼施工前核对伸肝缩缝宽度，及电水泥铺装预留驱宽度是否符合济要求，并作好准底层铺设处的玻标记，以便切信割混凝土面层攻时保证伸缩缝弹铺装宽度。咳4.来3抵根据标记