桥梁加固-池州桥梁加固

桥梁加固【电话 申工】自上世纪七十年代末初期，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程应用研究以来，具有较好的比强度和比刚度、优秀耐性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）应用更多。混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中具有不中断交通，且工期短，人工少的优点。所以扩展该项技术开展了配有大偏心CFRP体外束预应力混凝土连续梁桥体系应用研究，是本世纪新型桥梁建设方向之一。 

　　1 碳纤维材料的基本特性 

　　碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。 

　　1.1 碳纤维片材 

　　片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。 

　　片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。 

　　相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受水水及各类化学介质的，有良好的耐寒和耐热性。 

　　1.2 配套树脂类粘结材料 

　　混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。 

　　浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。 

　　就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是适合混凝土桥梁的加固工作。 

　　2 碳纤维加固补强的施工工艺 

　　2.1 根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理 

　　2.1.1 将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原。 

　　2.1.2 裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。 

　　2.1.3 将构件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。 

　　2.1.4 清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。 

　　2.2 底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内） 

　　2.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。 

　　2.2.2 用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料。 

　　2.2.3 底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光。 

　　2.2.4 注意在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。

　　2.3 环氧腻子对构件表面残缺的修补 

　　2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。 

　　2.3.2 内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。 

　　2.4 贴碳纤维片。 

　　2.4.1 为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不过6rn。 

　　2.4.2 碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接。 

　　2.4.3 按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂。 

　　2.4.4 贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。 

　　2.5 养护 

　　粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。 

　　2.6 涂装 

　　根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。 

　　3 碳纤维（片材）加固处理要点 

　　在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支**措施，然后按以下施工工序进行加固施工。 

　　3.1 破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、等劣化混凝土，露出混凝土结构层。 

　　3.2 按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm，利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。 

　　3.3 涂刷底层树脂：用**滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。 

　　3.4 找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。 

　　3.5 粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。 

　　3.6 在很后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 

　　4 对碳纤维加固补强技术的展望 

　　碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点： 

　　4.1 施工简便迅速，*模板、夹具、支撑等。 

　　4.2 不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m～300g/m，设计厚度0.111mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计。 

　　4.3 能适应各种结构外形的补强。 

　　4.4 可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。 

　　随着我国高等级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。

桥梁加固【电话 申工】桥梁的全面检测 

　　1.1 对引道及桥址周边环境进行检查量测 

　　1.1.1 查看正桥与引桥、引道（线）的衔接处是否正常，与竣工时的情况相比较，是否有变化。 

　　1.1.2 桥址及其附近的水流河道是否改变，必要时还应测定主河槽的水流速度及其流向；桥下净宽有无改变；桥墩台处的局部冲刷与设计有有关数据相比是否增大。 

　　1.1.3 两岸的桥头填土石砌锥坡有无冲刷、滑移和损坏。 

　　1.2 量测全桥的标高和线形 

　　1.2.1 桥的标高和线形有联系关系，但又有区别。前者是指某点的高程值，后者则是桥梁相关点的连线。一座设计施工质量良好的桥梁，其标高和线形均应达到设计期望值。 

　　1.2.2 量测的主要部位和项目有：墩台的支承垫石（即支座垫板）**面、承台**面和梁底处的标高；墩台身在桥的纵、横向有无偏移倾斜。1对斜拉桥和悬索桥，还应量测其主塔身在桥的纵、横向有无偏移倾斜，塔**的变位。2对悬索桥，还应量测主缆的线形；3对拱桥，还应量测拱肋轴线的线形。 

　　1.3 圬工梁拱检查量测 

　　1.3.1 检查圬工有无风化、剥落、破损及裂逢，特别注意变截面处、加固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋的锈蚀情况。 

　　钢筋混凝土梁应检查宽度过0.2mm的竖向裂缝，并注意检查有无斜向裂缝及顺方向的纵向裂缝。预应力钢筋混梁要观测梁的上拱度变化，并注意检查有无不允许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。 

　　1.3.2 拱桥应量测实际拱轴线和拱圈（或拱肋）尺寸，并检查它们有无横向（垂直于路线方向）的裂缝发生。 

　　1.4 钢结构检查量测 

　　1.4.1 检查钢结构构件油漆涂层的完好程度，有无起皮、剥落、锈斑等。特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或构件的实际剩余厚度，以便考虑断面削弱的影响。 

　　1.4.2 检查构件有无裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭、爆皮及材料夹层等。要特别注意以下部位有无疲劳裂纹发生：承受拉力或反复应力的杆件与节点板连接处或杆（构）件接头处；由于损伤造成杆（构）件断面削弱及应力集中处；纵梁与横梁的连接角钢；无盖板的纵梁上翼缘角钢；主梁间的纵向联结系的连接处；单剪铆钉处；焊缝端部及其附近的基材；U形肋与横隔板连接处焊缝等。 

　　1.4.3 检查钢箱梁工地拼接的大环形焊缝（即同一截面的**板→腹板→底板→腹板的周圈焊缝）和U形肋嵌补段焊缝有无异常。 

　　1.4.4 检查杆件的平直度，当城市杆的弯曲矢大于杆件由长度1‰、拉杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1/500时，均应注意弯曲的影响。 

　　1.4.5 检查铆钉头有无锈蚀，铆钉有无松动。检查高强度螺栓是否完好，有无松动和延迟断裂等情况；有无因锈蚀或其它原因降低磨擦力现象；并应严密注意节点滑移的拱度的变化。 

　　1.5 砖石砌体的检查量测 

　　砖石砌体不同于钢筋混凝土的一个特点是，抗拉强度更小，结构脆性大，开裂荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此，当砖石砌体出现由于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆。 

　　1.6 墩台及基础的检查量测 

　　1.6.1 墩台的缺陷主要表现是：裂缝、剥落、空洞、钢筋外露及锈蚀、老化、变形位移等。 

　　1.6.2 检查时，应对裂缝及破损具体位置、宽度、长度、深度进行量测和描述，绘制成图。 

　　1.7 地基的检验 

　　当发现墩台有沉降、倾斜、位移时，一定要对地基进行探测和商讨。对已成桥的地其检测是比较困难和麻烦的。可用触探和钻孔取样的方法，也可用荷载板试验。但很难在原位进行，常常只能是接近基础原位。对岩地基，可在基岩的露头地点进行检验。 

　　2 桥梁的维护和加固的重要性 

　　对于事关行车安全的路桥设施的管理、检查、养护维修、大修加固、技术检定等方面，早在半个世纪以前，我国铁路系统就施行了一整套严格的制度。铁道部工务局、铁路局工务处、各分局工务科、各工务段、桥梁领工区和工区，长期以来实行了桥梁档案管理、经常检查、定期检查（每年春、秋季，两次）、特别检查和计划预防性维修制度，配合桥梁检定、桥梁试验、洪水冲刷观测、桥梁大修和防洪工程，维护了桥梁的正常完好状态，从而大大地延长了桥梁的使用寿命。 

　　随着城乡一体化建设和交通运输事业的飞速发展，车辆载重量、车速和交通量已大为提高，在过去三、四十年所建造的低标准的、长期失养的农用、公路及城市桥梁能否继续服役并安全运营，已成为公路和城市建设决策部门的一件大事。但是，有病害、甚至病害严重的危桥，如果有正确的检查分析与诊断，以新技术、新材料给予加强、加固（配合必要的桥梁试验验证）一般是能够继续安全运营的，并且能使其原有载重等级得到提高。此项检查、分析、加固的费用，一般只是新建费用的10%~20%。而且在加固过程中，除少量重车短期绕行之外，勿须全部中断交通，其经济效益和社会效益较其了然。这是一项很有意义的事。 

　　桥梁的定期全面检查的周期，1996年《公路养护技术规范》规定一般为3年，视情况可1~5年进行一次，似已不适应客观实际的需要，一般定期全面检查应该每年一次；特殊检查应视实际需要而定，而且应该委托有相应能力的单位来承担。在检查的基础上，分析病害，摸清维修、中修、大修工作量，再分轻重缓急去安排维修或大、中修工作计划与资金。这里重要的是维修或大、中修经费的拨付并形成稳定的制度，有如大家习以为常的医疗**制度一样，再也不能头痛医头、脚痛医脚，临时向市长打报告要钱了！通过桥梁病害的检查、分析，可以发现设计、施工考虑不周的问题，发现当时技术条件的局限，使以后的工作得到改进，也有助于今后相关规范条文的修订。 

　　桥梁病害的分析和旧桥、危桥的大修加固，其技术上往往较设计新桥要繁杂，技术难度大，风险也大（有如给危、重病人开刀），而且其经济效益差，没有很强的技术实力和奉献精神的单位和*，一般是不愿意去接受这种任务的。设计理论固然是十分重要的，但其往往为了实用和可能，而对问题作了必要的简化，忽略了一些难于计及的因素，有些设计构造只是经验使然，缺乏学理，桥梁的实际工作状况和这些尚有一定的距离。病害分析时必须花更大精力，要尽可能去搜集已经丢失的原始技术资料，更多地考虑桥梁的实际工作条件和状态（这就使得问题更趋复杂），进行必要的试验检测，才能找准原因，对症下药，去进行维修、加固或局部改造。几十年来，几代土木工程*学人，在铁路、城建、公路系统从事着桥梁、水文、建筑和其它土木工程的养护维修、科研、试验、检定、大修加固、施工、设计以及建设管理工作，已积累了丰富的实践经验。希望桥梁工程的**们（尤其是经验丰富的老一辈*）一起，对为数众多的病桥、危桥有所分析和研究，并实施加固设计和施工，对辛勤为人们工作的桥梁，如医生之对于各种病人，实行“救死扶伤”，让中国传统文化中的有德之物——桥梁，健康地继续为人们工作和造福。