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碳纤维布在桥梁加固中的应用
在桥梁加固中,必须尽可能地减少对原结构的扰动、损伤以及加固后自重的增加,同时兼顾施工操作的可行性。碳纤维布轻质高强,且施工方便的特性,在桥梁加固中可得到充分的发挥。因此碳纤维布在桥梁中,可用于主梁、墩台等承重构件中,也可在非承重构件中加固使用。
在桥梁的主梁加固中,可以将碳纤维布等效为钢筋,沿桥梁主拉应力方向粘贴碳纤维布,同时两端设置锚固段,可有效防止裂缝的生成以及提高主梁的抗弯刚度;也可粘贴在梁的侧面,发挥类似箍筋的作用机理,提高主梁抗剪承载力。碳纤维布也可用于轴心受压的墩柱加固中,可采用环向围束法,在墩柱上缠绕碳纤维布对柱体侧向变形起到约束,进而提高墩柱抗压强度。
需要注意的是,碳纤维加固不仅需要注意锚固还需要注意用量问题。首先碳纤维布强度高,用量过多会造成材料的浪费。其次碳纤维布的任意使用会降低混凝土的延性,影响受弯构件的破坏形式,造成碳纤维布受拉破坏转变为受弯构件上部受压区混凝土的突然压坏,受压破坏具有突然性,危险程度较高。
事实上,虽然碳纤维布在桥梁加固中施工方便且对原结构影响小,但碍于其受力滞后的特性,在桥梁加固中难以发挥材料的高强度优势。而预应力碳板,结合预应力技术,能够充分发挥碳纤维复合材高抗拉强度、同时改变梁受力性能,为桥梁加固提供了全新的方法。预应力碳板尤其适用于大跨径桥梁的加固,正逐步得到越来越多的认可。
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桥梁下部结构的加固――贴钢法桥梁加固
首先,应对桥梁存在的病害与产生缺陷的原因进行分析,当确定采用贴钢法进行加固后,根据病害与缺陷的所在部位,确定钢板的规格和粘贴部位和形式,一般将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘,以便充分发挥粘贴的钢板强度与作用,同时封闭粘贴部位的裂缝和缺陷,约束混凝土变形,从而有效地提高被加固构件的刚度和抗裂性。设计时,可根据需要在不同的部位粘贴钢板,有效地发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能。
1、为了提高桥梁结构的抗弯能力,一般在构件的受拉缘的表面粘贴钢板,使钢板与原结构形成整体来受力,此时以钢板与混凝土粘结处的混凝土局部抗剪切强度控制设计。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、当桥梁结构的主拉应力区斜筋不足,为了加固和增加结构的抗剪切强度时,可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45°-60°),以承受主拉应力。
3、补强设计时,钢板可作为钢筋的断面来考虑,将钢板换算成钢筋,原有构件承受恒载与活载,增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。
4、在构造设计时,加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状,但钢板的厚度必须比计算出的厚度大些。用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽、厚度一般为4-6mm,较薄的钢板可有足够的弹性来适应构件表面形状。用于抗剪能力提高的钢板厚度宜厚点,可依设计而定,一般采用10-15mm。
5、设计钢板长度时,应将钢板的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被拉脱现象的发生。
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根据不同的桥梁现状与加固要求来采取不同的加固施工工艺,一次来确保桥梁能够安全运营。
1桥梁结构由于结构失效或损伤经评估不能满足结构安全或正常使用要求时,必须进行加固。加固设计的内容及范围,应根据评估结论和委托方提出的要求确定,可以包括整体桥梁,也可以是指定的区段或特定的构件
2建立既有桥梁维修、加固、重建的经济分析模型,通过分析比较,选择技术可行、经济合理、对现有交通干扰较小的方案实施,以保证改造后的桥梁能安全运营;
3根据需要改造桥梁的评估结论及经济分析,当得知现有桥梁可以通过加固、维修达到使用要求的结论后,再提出桥梁加固的设计方案;
4对于大桥、特大桥,其主要承重构件需要加固补强时,加固设计方案应≮2个,进行方案比选和经济评估,选择加固方案;
5加固设计及施工尽量不损坏原结构,并保留具有利用价值的构件,避免不必要的拆除或更换;加固设计应与施工方法紧密结合,并采取有效措施,保证新老结构连接可靠、协同工作;加固设计应按结构实际损坏情况进行计算;
6在加固施工中,应尽可能减少对桥上和桥下的通行车辆及行人的干扰,采取必要的措施,减少对周围环境的污染;在施工过程中,若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时,应立即停止施工,会同加固方案设计者进行研究,待采取有效措施处理后,方能继续施工;加固施工中,应采取an全监测措施,确保人员及结构安全。
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桥梁加固施工:采用粘贴钢板法进行加固时,在实际的工程中应当做到的施工控制有:在加固过程中,首先对裂缝、混凝土破损处进行修补,然后再进行钢板粘贴。该桥由于大部分桥跨很高,因此采用吊篮施工,在进行加固施工时必须佩带安全带。具体的施工分为两大块:粘贴钢板前的准备工作和粘贴钢板。
粘贴钢板前的准备工作主要包括以下几个方面:
(1)对桥梁裂缝的核查及确认;
(2)构件表面裂缝处的清理、封闭及灌胶工作;
(3)把混凝土表面缺陷部位清掉除,使该部位露出坚硬的骨料部分,并保证该部位无各种影响修补效果的杂质;
(4)用钢刷对外露钢筋表面的锈蚀部分进行清除,露出新鲜的金属部分,对做过处理的钢筋涂刷钢筋保护剂,保护剂可以直接涂刷于钢筋表面,一般要涂抹1至2遍。粘贴钢板主要包括:钻孔、安装螺栓;钢板制作与安装;配胶;灌胶;钢板防腐等工作。