碳纤维板范文1
关键词：碳纤维布；加固 ；结构胶粘剂
Abstract: Based on a practical project in Kunshan, in which the floor’s reverse reinforcing bar is collapsed, this thesis introduces the way of a building floor reinforcement with high power carbon fiber.
Key words: Carbon fiber sheet; Reinforcement; structural adhesives
[中图分类号] TU318 [文献标识码]A[文章编号]
一、前言
在工程施工中，经常由于施工人员野蛮施工，导致楼板负钢筋被踩踏，因而楼板负钢筋保护层厚度过厚，减少板截面有效高度，致使板面负钢筋的承载力达不到设计要求，而导致楼板产生裂缝，楼板板面被破坏，情况严重时将发生重大的工程事故。出现这种情况时，因楼板已施工完成，无法使被踩踏钢筋复位，这就需要结构工程师对这种情况的楼板构件进行加固来满足楼板承载力要求。针对每个建筑物的不同情况选择最佳的加固方案最为关键，然而优先使用先进的加固技术也是较为重要的。碳纤维布是近几年从外国引进的加固材料，具有高强度，高弹性模量，重量轻、耐腐蚀性好的特点，其抗拉强度是普通钢筋的10倍左右。本文将结合工程实例论述碳纤维布加固设计及施工方案。
二、 工程概况
昆山某楼在竣工验收时查出，某区域楼板（楼板厚度为120mm）负钢筋保护层厚度过厚接近80mm-90mm左右，经分析可能是在施工过程中，施工人员未注意将楼板面的负钢筋踩踏下去，故竣工验收时此区域楼板负钢筋保护层厚度不满足要求，需加固楼板，使楼板承载力满足设计要求。根据原结构一层楼面配筋图进行加固设计（本工程有地下室），需板面加固的区域见附图一，阴影区为板面需加固区（负钢筋被踩踏区），本文着重介绍楼板加固设计及施工方案。
附图一
三、加固方案的比较与选择
一层楼板厚120mm，局部为板厚160mm，附图一中阴影区①板面负钢筋配筋为8＠200，阴影区②板面负钢筋配筋为10＠200。因阴影区的负钢筋保护层厚度过厚，使板面负钢筋不能满足原设计的承载力要求，必须加固处理。目前，加固这种楼板常用方法大致有楼板粘贴钢板条、粘贴碳纤维布等方案。每种方案都有其优缺点以及不同的适用范围，下面就对本工程楼板加固的两种方案进行比较和选择。
粘贴钢板条加固方案和粘贴碳纤维布加固方案加固原理基本相似，即在原楼板的负钢筋位置（由于负钢筋被踩踏，楼板负钢筋保护层厚度过厚，导致负钢筋失去原设计承载力作用）用粘贴钢板或粘贴碳纤维布来等强代换原楼板的负钢筋承载力作用。我们选择加固方案时主要从以下几点考虑。1.施工工序和工期：采用粘贴碳纤维加固，施工工序简单、工期短（因为碳纤维布不像钢板本身需要进行防锈蚀处理，且碳纤维布在转角处粘贴时比钢板容易弯折）；2. 加固造价：采用粘贴碳纤维布加固比采用粘贴钢板加固节省25%左右加固造价（本工程楼板支座负钢筋被踩踏处的楼板配筋值不大，若用粘贴钢板法加固，虽然理论计算加固钢板面积少于碳纤维布，但实际要还需满足结构构造措施，所以最后用的粘贴钢板面积并不少于碳纤维布面积，而粘钢板单位造价高出粘碳纤维单位造价的25%）；3．加固效果：两种加固方案都能理想达到原结构设计要求。虽然粘钢板条加固方案对楼板的刚度也有所提高，但本工程楼板刚度已满足设计要求，所以加固效果基本相同。经业主综合考虑和比较，最终选择粘贴碳纤维布加固方案。
四、碳纤维加固楼板的设计
4.1基本假定
采用碳纤维对受弯构件进行加固时，除应遵守现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010正截面承载力计算的基本假定外，尚应遵守下列规定。
1. 碳纤维布的应力与应变关系取直线
式，其拉应力σf取等于拉应变εf与弹性横量Ef的乘积；
2. 当考虑二次受力影响时，应按构件加固前的初始受力情况，确定碳纤维的滞后应变；
3. 在达到受弯承载力极限状态前，加固材料与混凝土之间布置不致出现粘结剥离破坏。
4.2碳纤维布计算方法
首先，利用回弹法对楼板混凝土进行检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度为C25。然后根据设计图纸、现场混凝土钢筋被踩踏数量以及踩踏位置，同时考虑碳纤维实际的抗拉应变达不到设计值而引入强度利用系数0.8（经过大量现场试验统计得出的结果）等计算得出，采用0.167mm厚、100mm宽的碳纤维布进行加固，弹性模量不小于210000Mpa,设计强度为2000Mpa。计算得出加固所需的碳纤维布量见下表
楼板加固区 原楼板负钢筋配筋 加固碳纤维布
附图一中①阴影区 8＠200 -0.167x100xL@300
附图一中②阴影区 10＠200 -0.167x100xL@250
注：其中L为碳纤维布长度
本工程楼板加固平面布置图详见附图二。
附图二
一层楼板楼面加固平面布置图中1-1截面加固详图见附图三，反映了碳纤维布粘贴时在楼板支座处遇上障碍（外填充墙）时具体节点加固方法。施工时先将楼板支座处的外填充墙拆除部分（拆除墙体的地方要采取临时支顶措施），使粘贴碳纤维布时能贴到楼板支座处，并如附图三向下延伸一个梁高长度以防碳纤维布端口剥离破坏引起加固失效。同理粘贴四分之一短边板跨长度B后再加上500mm长度同样防止碳纤维布端口剥离破坏引起加固失效而采取的加固构造措施。（附图四至附图八因采取相同的防止碳纤维布端口剥离破坏的加固构造措施，故不再多作解释）。
附图三
一层楼板楼面加固平面布置图中2-2截面和3-3截面加固详图见附图四、附图五，反映了碳纤维布粘贴时遇楼面板不同高低时的碳纤维布加固楼板的节点详图。
附图四
附图五
采用碳纤维布加固楼板负钢筋被踩踏的情况除本工程涉及三种加固情况外，还可能遇上以下几种情况：（1）.实际工程经常遇到的楼板支座（负钢筋位置）无障碍且楼板无高差情况，具体加固节点详图见附图六和附图七；(2).楼板支座（负钢筋位置）处遇到障碍为混凝土反梁，具体加固节点详图见附图八。添加压条可有效防止转角位置碳纤维布剥离。
附图六
附图七
附图八
五、碳纤维布加固施工方案
一般碳纤维布加固施工工艺流程为：加固构件卸荷载―加固构件混凝土表面凿毛处理―涂刷底层树脂―找平处理―粘贴碳纤维布―碳纤维布表面保护处理―验收检查。
碳纤维加固施工需注意以下几点：
1.转角处进行粘贴碳纤维布时，转角外表面处打磨成曲率半径不小于20mm的倒角，以免碳纤维布沿其纤维方向弯折时导致应力集中和纤维丝折断，影响强度发挥；
2.当受弯构件粘贴多层碳纤维布允许截断时，相邻两层碳纤维布宜按内短外长的原则分层截断；外层碳纤维布的截断点宜越过内层截断点200mm以上，并在截断点加设U形箍（梁）或压条（板），这样有助于防止内层碳纤维织物剥离。
3.碳纤维加固施工质量验收检查时，总有效粘结面积不应低于95%；当碳纤维布的空鼓面积小于100mm2时，可采用针管注胶，埋设灌浆嘴或压力罐注胶的方式进行补救。空鼓面积大于100mm2时，宜将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭接贴等厚的碳纤维布。碳纤维布沿纤维布方向的搭接长度不得小于200mm。
六、结束语
本工程采用粘贴碳纤维方法加固楼板负钢筋被踩踏的情况，竣工已两年，经定期检查与观测，未发现任何结构异常情况。
碳纤维布具有高强度，自重轻，耐腐蚀及耐久性，施工简单，工时短，具有柔韧性，能包裹复杂外形构件，易于裁剪，适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。加固后能大大提高结构强度和安全系数，是理想的加固材料之一。
参考文献：
[1]混凝土结构加固设计规范（GB 50367-2006）
[2]碳纤维片材加固混凝土结构技术规范
碳纤维板范文2
关键词:预应力碳纤维板加固箱梁桥施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
当前，随着交通运输业的发展，高速公路交通量持续增加，大量的桥梁处于高负荷运行状态。钢筋混凝土桥梁在长期使用环境(如荷载、碳化、冻融、化学介质侵蚀等)作用下，引起结构混凝土开裂、剥落等病害，特别是有效治超前超载车辆的吨位、数量不断上升，进一步加剧了既有受力裂缝的快速发展，导致桥梁承载力降低，使用年限缩短。为了改善处于运营中期桥梁的使用性能，节约投资成本，在桥梁梁板结构功能未完全丧失的情况下，对其进行补强与加固处理，达到提高承载能力、恢复工作性能及延长正常使用年限的目的。宁夏境内某高速公路箱梁桥梁体加固采用了预应力碳纤维板主动加固技术，利用碳纤维板的高强、高弹材料特性，通过对碳纤维板预张拉，增加结构刚度，减小构件挠度，有效恢复和提高原桥梁体承载能力，取得了良好的效果。
一、工程概述
宁夏某高速公路跨线桥建成于2005年，当年投入运营。上部结构纵向布置为（7×20米）+（6×20米）+（6×20米）+30米+（6×20米）+（6×20米）+（5×20米）+16米，20米、30米均为预制预应力箱梁，16米为预制空心板。经过近十年的运营，20米箱梁各构件均存在不同程度病害，部分箱梁跨中底板出现横纵向开裂现象，大量梁腹板出现竖向、斜向和纵向开裂现象。为确保桥梁运营安全，延长使用寿命，对该桥进行全面维修，其中对于20米箱梁底板产生纵横向裂缝的病害，采用梁底张拉预应力碳纤维板降低受力钢筋应力值，提高梁体抗弯承载力。
二、设计碳纤维板张拉方式概述
滑动端在有效粘合的条件下，通过千斤顶及临时支撑的反作用力，推动滑动端带动碳纤维板拉伸，待张拉力及伸长量满足设计要求后，停止张拉，在N1板上采用沉头螺栓及胶体锚固固定端的N2板，N1、N2板胶体固化达到一定强度后拆除千斤顶，然后进行下一条预应力碳板的张拉。
三、实际施工方法及步骤
（一）施工准备
1、用型钢、螺栓和钢板等制作锚固锚具、张拉锚具。
2、处理箱梁底部混凝土。对混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位予以凿除，用环氧砂浆进行修复；用混凝土角磨机、砂纸等机具除去碳纤维板安装部位混凝土表面的浮浆、油污等杂质。
3、在永久固定端和滑动端N1钢板安装位置开槽，深度为N1钢板厚度。
4、按设计要求在固定端、临时支撑端和滑动端相应位置打孔用于预埋螺栓，清孔后安装化学锚栓。
（二）安装碳纤维板
先安装临时支撑端和滑动端滑槽，临时支撑端直接用化学锚栓固定在梁体上，将碳纤维板沿梁体纵向穿过临时支撑端滑槽。在碳纤维板松弛状态下，在永久固定端和滑动端的碳纤维板上涂刷粘结胶，用钢板夹紧、拧紧螺栓固定，养护72小时使胶体充分固结。将夹有碳纤维板的永久固定端安装在梁体上，将夹有碳纤维板的滑动端钢板安装在滑槽中。
（三）张拉碳纤维板
在碳纤维板与梁底接触面上涂抹粘结剂，将千斤顶安装在滑动端与临时支撑端之间开始张拉。张拉采用应力与伸长值双控的方法。张拉程序为：
0――20%δcon――50%δcon――80%δcon――100%δcon
张拉前先施加5%的应力，使碳纤维板绷直，再将力归零，再以规定的分级应力进行张拉，每一级达到应力值时持荷5分钟，测量伸长值，并检查实际伸长值与设计伸长值偏差是否在±6%以内，否则应停止张拉，查明原因并采取措施调整后方可继续张拉。张拉过程中严格控制张拉速度，要求缓慢、均匀、平稳。张拉应力值达到最终控制应力值后，安装临时支撑端旁的永久锚固N2钢板并拧紧沉头内六角螺栓，挤出多余粘结剂。用临时支撑钢管（带螺母可调节长度）在千斤顶位置支撑滑动端和临时支撑端，将千斤顶卸除，养护至胶体完全固化后撤除临时支撑钢管及临时支撑端，并在碳纤维板两侧涂抹2mm粘结剂作为碳纤维板保护层，最后安装横向压条钢板。
四、改进张拉方式的优点
（一）临时支撑端直接固定在梁体上，避免原设计对临时支撑端位置梁体开槽，减小对梁体的二次破坏。
（二）先将永久固定端和滑动端的碳纤维板用钢板固定，再分别将永久固定端安装至梁体，将滑动端钢板安装在滑槽中，既保证了碳纤维板粘结固定质量，又避免了原设计张拉后再粘结安装N2钢板时操作困难的问题，有效提高了工作效率，缩短了施工时间。
碳纤维板范文3
关键词:钢板；碳纤维；复合加固
Present Status of Research and Application of Composite Rehabilitation with CFRP and Steel Plate and Its Outlook
Abstract: The application of stee1 plate and Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) in civil engineering is a hot spot. This paper reviews the use of the civil architectural structures strengthened and repaired with steel plate and CFRP in China in the light of material and technical research at the same time, an outlook of composite rehabilitation with steel plate and CFRP is a1so given.
Key words: steel plate, CFRP, composite rehabilitation
1 前言
近些年，房屋结构如何抵抗自然或人为灾害影响日益受到人们重视。地震具有难以预见并且非常强烈的破坏力，对人民的生命财产安全构成极大的威胁。我国处在世界上最为活跃的两个地震带中间，是地震多发的国家。有40%以上的地区位于7度地震烈度区，有70%的自万人口大城市处于此地震区内，上个世纪，我国先后经历了邢台、海城、唐山等强烈地震；2008年的汶川地震，更是给人民的生命财产造成了巨大的损失。在我国，许多建于50年代或更早的房屋大多没有采用抗震措施；还有近年来所建房屋，由于设计、施工等原因，或由于原地区抗震等级的提高，不能满足抗震设防要求。因此，应该特别重视建筑结构的抗震加固问题。建筑物都有一定的设计基准使用期，我国取为50年，而我国在建国后建造的大量房屋有的已经接近50年。同时，有很多因素会缩短现有建筑结构的使用寿命，除地震作用外还包括物理老化、化学腐蚀、社会需求的变化、设计标准的提高等等。其具体表现是过量的变形(位移)、较大的裂缝，或在构件上出现各种各样的损伤。这些问题的出现，会对结构的安全和使用性能造成影响，但经过采取适当的技术措施进行加固改造构，仍能满足人们对建筑物安全性、适用性和耐久性的要求。
2 混凝土结构补强加固技术现状
随着人们对建筑物补强加固研究课题投入的增多，相应的研究成果也越来越多。钢筋混凝土结构补强加固方法主要有：加大截面加固法，外包钢加固法，预应力加固，粘钢加固，玻璃钢加固，喷射混凝土，粘贴碳纤维材料等技术。但由于原有建筑的存在，加固施工场地狭窄，又常受到己有设备、管道和结构构件的约束，施工设备和机具操作困难，常规施工方法难以奏效，大型机械设备无法使用，稍大的预制构件无法进入现场。并且结构方案又受到原有结构形体的束缚，现有建筑结构的形式，跨度，高度，结构构件截面尺寸等因素都在一定程度上限制了结构方案的选择范围，设计者必须结合原有结构体系，根据实际结构的条件来具体分析，提出合理的加固方案。综合各方面性能，粘钢法和粘贴碳纤维法因其高强高效，基本不增加原结构自重及原构件尺寸，施工便捷等原因逐渐成为最常用的加固方法。
3 粘贴钢板加固法
3.1 粘钢加固法的特点和应用范围
粘钢(Bonding steel plates)加固法即用特制的结构胶将钢板粘贴于原结构表面，使钢板与原结构牢固形成一个整体，共同受力和变形，从而达到增强原结构强度或刚度的目的。其原理同钢筋与混凝土之间共同作用关系本质上是一样的： 将钢板粘贴于钢筋混凝土构件受拉或受压表面，利用建筑结构胶良好的粘结性能，有效地传递应力使原有钢筋混凝土构件与钢板形成一体，将钢板作为钢筋的一部分，行使钢筋职能。这是一种有效的、简便的加固方法，具有明显的时间、经济效益上的优势。在国内外，己经成功地用这种方法加固了许许多多建筑物，包括住宅、办公建筑以及桥梁等。
这种复合系统的关键在于其复合介质――结构胶的性能。结构胶介质作用的发挥有赖于胶体传递应力的能力，而这种能力反过来又取决于肢体与混凝土和胶体与钢板的粘结及界面剪应力，以及胶体的刚度、柔度和粘性。当结构胶的性能能够得以保证时，粘贴钢板加固法即为一种有效的加固方法。工程实践表明其主要有以下的优点:
(1)性能好，基本不增加构件及结构的荷载，不改变原设计的结构体系和受力形式。
(2)所占空间小，不影响被加固结构外观和使用空间。
(3)加固施工周期短。
(4)耗材少，经济合理。
(5)在有效提高原构件的承载力的同时还通过大面积的钢板粘贴，有效地保护了原构件的混凝土，限制裂缝的开展，提高了原构件的刚度和抗裂能力。
3.2 粘钢加固的适用范围和材料要求
(1)适用范围
根据试验结果，建筑结构胶的粘结抗剪强度随温度而变，当温度高于60℃时，强度开始下降。试件长期泡在水中，强度也有所降低。因而粘钢加固法仅适用于环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%，以及无化学腐蚀的环境中。构件混凝土强度不能低于C15过低，否则不能发挥钢板和胶粘剂的作用。
(2)材料要求
粘钢加固的前提是结构胶能够保证加固钢板与混凝土之间的有效粘结，从而使二者之间在受力时能够共同作用。目前国内外均采用环氧树脂作为主剂，并在配方及工艺方面进一步采取降低变形的措施，以满足混凝土结构加固的需要。目前我国己生产出了多种适合粘钢加固技术应用的结构胶，其中代表性的主要JGN I.11型。强度高、耐久性好、具有一定弹性。
4 粘贴破纤维加固法
纤维增强塑料(FRP) 最早用于军工和航空航天领域。FRP 种类主要包括碳纤维增强塑料(CFRP)、(GFRP) 和芳纶纤维增强塑料(AFRP)。近年来，纤维类材料因其较好结构性能和耐久性能在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。随着材料技术的发展，现在已开发了多种高科技纤维材料。在所有的这些纤维材料中，碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域技术，用量最大的一种高科技材料。
碳纤维有很多种类，其中PAN 基碳纤维具有优异的物理力学性能、良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性等特点，非常适用于土木工程领域。用于建筑结构补强加固的碳纤维材料，其强度一般为建筑用钢材的十几倍，弹性模量与建筑钢材在同水平上并略有提高，是一种优良的结构加固用材料。碳纤维材料的这些特点，为建筑结构的补强与加固提供了技术支持。
应用FRP加固混凝土结构的优势主要有以下几点：
(l) FRP材料轻且薄，基本不增加原结构自重及原构件尺寸；
(2) 高强高效，能够有效提高混凝土结构的承载力和延性，改善其受力性能；
(3) 施工便捷，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少；
(4) 具有较强的耐腐蚀性能。
碳纤维材料在土木工程领域的应用己非常广泛，概括起来夫要有以下几种途径:
(1)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维混凝土；
(2)长丝制成束状(棒材)在现挠混凝土中代替钢筋用于新建结构；
(3)将碳纤维制成织物(片材)，粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固，是重点研究的一个方面，也是实际工程中应用最多的一种。
在钢筋混凝土结构加固中，FRP材料的成型工艺主要有两种:第一种工艺为湿粘法，即将纤维布在现场用树脂浸润粘贴，是目前应用最为广泛的一种方法；第二种工艺是将FRP 材料预制成各种型材。湿粘法在现场施工中适用性较广，特别是可用于曲面和角部的粘贴，而预制法则能使质量得到更好的控制。
尽管纤维的种类和成型工艺不同，所有三种FRP材料的应力一应变关系是相同的：受拉时线弹性上升直至脆断。这是FRP材料的一个重要特性，用于结构加固时必须予以重视。用于结构加固时，FRP的脆性性能会对结构性能产生以下两点重要影响：第一，FRP材料不像钢筋那样具有延性，其脆性性能会限制加固后钢筋混凝土结构的延性；第二，FRP材料的脆性性能限制了应力的重分布。因此，外贴FRP 材料的加固设计，不能简单地按照现有钢筋混凝土结构的设计方法，将FRP 作为钢筋进行代换。
5 复合加固的现状及展望
根据对粘钢及粘贴碳纤维加固性能的研究发现，这两种加固方法均各有其优点和不足：碳纤维加固后梁的承载力有明显提高，碳纤维布层数越多，梁的承载力提高幅度越大。但对构件的刚度有一定的影响。与普通钢筋混凝土受弯构件相比，对CFRP加固构件，无论其最后是哪一种破坏形式，加固后截面的延性大幅度降低，同时由于纤维材料的脆性性能，其破坏具有一定的突然性。而对于粘钢加固，可以明显提高梁的刚度及梁的极限承载力。钢板越厚，承载力越大，但由于钢板并不如CFRP 柔软，且加固用钢板厚度也不宣过大，故在粘结时对粘钢的层数有一定的限制，一般不超过二层。
因此，如采用CFRP 与钢板的复合加固方式可弥补单一材料加固方法的不足，一方面能满足构件承载力提高的要求，另一方面也可以解决对CFRP 材料的错固，改善被加固构件的延性，使施工过程更便捷。
但笔者发现目前的研究尚存在以下问题：
(1) 受力模型有待进一步完善。构件在加固后结构体系受力复杂：加固后的结构多半属于组合结构或组合截面，新旧两部分共同工作，因此结构受力程度，以及新旧材料的结合情况和施工措施等都对加固结构的受力性能有相当大的影响，因此分析难度很大。一般情况下，加固结构属于二次受力结构，新旧两部分存在着应变和应力不同步发展的现象，新加部分材料的潜力有时得不到充分利用。另外，对部分构件的加固有时还会改变结构体系的刚度分布，便加国后结构体系在外力作用下受力的分配模式发生改变，可能会出现一些新的薄弱环节。现有文献的研究多集中于一次受力，且构件都是在完好的状态下进行加固的，这与实际情况下，构件受力甚至己产生裂缝的状态不符。
(2) 大多数文献资料都仅限于对受拉区的加固，而对粘接锚固可靠的粘纤维加固受弯构件，其正截面可能产生纤维拉断破坏或混凝土压碎破坏两种破坏形态。截面的破坏状态与截面的配筋量、外贴纤维的用量以及混凝土的强度等级有关。在混凝土强度和原有配筋率不变的情况下，当纤维配置率较小时，截面的破坏是以纤维拉断破坏为标志，随着碳纤维配置率的增大，截面将产生界限破坏，即在纤维拉断的同时混凝土压碎，当纤维配置率继续增大时，截面的破坏以混凝土的压碎为标志。
因碳纤维是对混凝土梁受拉区的加固，所以当纤维配置率较大时，构件受力机理可等同于梁底钢筋配筋量增大的超筋梁。此时的梁在开裂前换算截面的中和轴下移，顶面压应变大于底面拉应变。随着弯矩增加，临近梁的破坏时，顶面混凝土首先达到极限抗压强度。构件最终的表现为受压区混凝土被压碎的脆性1 破坏。所以混凝土受压区的加固也是不可忽视的一个重要问题。
碳纤维板范文4
【关键词】 混凝土T梁桥 预应力 碳纤维板 加固
在桥梁工程建设中，混凝土T梁桥不仅施工方便，还具有承载能力强、技术成熟、工艺可靠等优势与特点，因而在桥梁工程建设中得到了广泛的运用。但随着桥梁使用时间的增加、周围环境的破坏、车辆超载等因素的影响，混凝土T梁桥往往会不同程度的出现质量问题，必须对此进行加固处理。在加固处理中，有碳纤维布、碳纤维板等方法。碳纤维布强度高，密度小，厚度薄，施工便捷，无需大型机具设备，没有湿作业，无需动火，无需现场固定设施，施工占用场地少，施工工效高，适用于各种结构类型，各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。
1 项目概况和方案选择
1.1 项目概况
某段高速公路连续预应力混凝土T梁，其结构形式为18×30m先简支后连续T形梁。交付使用时，经检测发现：除个别预制T梁完好无损外，大部分预制T梁均存在裂缝的问题，并且随着时间的推移，裂缝有日渐严重的趋势，其条数日益增多，宽度不断增大，长度也在增加，影响桥梁的正常使用，必须采取相应的措施对桥梁进行加固。
1.2 方案选择
对于桥梁出现的问题，其相应的处理方案有四种，分别是：（1）更换病害梁；（2）裂缝灌浆封闭：（3）无黏接环氧钢绞线体外束；（4）预应力碳纤维板。综合分析四者的安全性、耐久性以及施工条件，选择第四种加固方案，详情如下：1）沿桥方向于T梁马蹄处张拉一层4mm厚、50mm宽、1600Mpa以上抗拉强度、1.5×104Mpa以上弹性模量、320kN最大承载力的碳纤维板；2）锚具（张拉端锚具和固定端锚具）由OVM优质材料加工而成，所用Q345钢板厚度为15mm。锚固螺栓和张拉螺杆分别是M24高强螺栓及8.8级钢制M24螺杆；3）施工结束后，需要对碳纤维板外表面进行涂料的涂抹处理，以增强防护效果。[2]
2 加固效果
计算过程中，除了要考虑预应力碳纤维板对裂缝存在梁段的加固效果之外，还应考虑对其他主梁的相关影响。以单元类别作为划分依据，可将全桥划分为三大部分，分别是主梁单元、支撑横梁单元以及横隔梁单元。全桥共计910个单元，1—440为主梁单元。计算模型如图2所示。[3]
2.1 主梁应力计算结果
主梁应力计算结果，分见表1—表3。
从表中给出的计算结果可知，通过预应力碳纤维板加固技术处理后的受损梁段，一方面获得了应力储备的提高，另一方面也改善了横桥向其他主梁的受力状况，作用效果和加固梁的距离大小成反比关系。[4]
2.2 使用过程中内力的计算
预应力碳纤维板加固处理过程中，需要求得受弯构件开裂弯矩的大小，一般计算方法为：先求出取消弯矩，再求出同样配筋且非预应力受弯状态下构件的开裂弯矩，最后将前面所提到的两部分弯矩按照计算公式合并，即可求得。[5]计算公式如下：
Mcr=M0+γmftkW0
=1018+1.25×2.6×（0.117×1012/847）/106
=1467（kN·m）
公式中：M0—消压弯矩；γm—截面抵抗矩塑性系数；矩形截面—1.55；其他截面—1.25～2.0之间；ftk—混凝土的抗拉强度值；W0—换算截面下边缘的截面抵抗矩。
消压弯矩的计算公式为：
M0=δpcI0/y0=δpc/W0
=7.37×0.117×1012/847≈1018（kN·m）
δpc=δpc1Acf/A0+δpc1Acfecfy0/I0+δco
=779.2×50×4×2/530000+779.2×50×4×2×（847-100）×847/0.117×1012+5.1=7.37MPa
δpc1=δcon-δl
=（1-16%）δcon=0.84×924=779.2Mpa
公式中：δpc—混凝土截面压应力；I0—主梁截面换算混凝土惯性矩；A0—主梁截面换算截面面积；ecf—预应力碳纤维板的偏心矩；δcon—碳纤维板的张拉控制应力（0.5775δcfu=0.5775×1600 =924Mpa）；δl—预应力施加阶段损失，其组成见表4，计算过程中取δl=16%δcon；δco—加固前预应力钢绞线产生的混凝土初始应力。
和原结构的开裂弯矩进行比较，可得出结构经过预应力碳纤维板加固处理后，其开裂弯矩大约提高了27%。[6]
3 结语
随着经济水平的不断提高，我国高速公路建设也在快速发展。在此过程中，装配式预应力混凝土T梁获得了广泛的应用，同时也暴露了一些问题。受设计、施工以及运营等诸多方面的影响，主梁开裂的质量问题屡见不鲜。
参考文献：
[1]赵井卫，涂金平，周泳涛.预应力碳纤维加固混凝土T梁桥的设计与应用[J].公路，2013，（01）.
[2]吕令红.预应力混凝土T型梁桥主要病害及维修加固技术[J].华东公路，2010，（02）.
碳纤维板范文5
关键词：涵洞盖板；病害，碳纤维；加固
1前言
钦北铁路修建于上个世纪90年代，北起广西钦州市南至北海市，是西南地区货物进出口的便捷通道之一，由广西沿海铁路股份有限公司钦州工务段负责保养和维修。
在日常养护工作中，我们发现该条线路经过常年运营使用有89座涵洞的盖板出现了混凝土离析、开裂、风化露筋、钢筋锈蚀等严重病害，涵洞盖板的承载力下降。随着近年来钦北线列车轴重增大及速度的提高，该病害严重地影响到列车的行车安全，急需对发生病害的涵洞盖板进行加固处理。
2病害产生原因
产生此类病害的原因是多方面的，主要有以下几点：（1）在涵洞建设施工时，存在质量问题，盖板钢筋保护层厚度不够，混凝土震捣不密实，经常年使用，表层混凝土容易风化脱落，形成露筋。（2）盖板防水层开裂失效，雨水不断渗入与盖板混凝土的主要成分硅酸钙发生水化反应，形成游离钙、硅酸和氢氧根，在毛细压作用下混凝土中的盐份被水带出淤积于混凝土表面，进一步与空气中的二氧化碳反应在混凝土表面结晶形成白色硬块，最后形成碱蚀。在这个过程中，如果结构存在裂缝，就会引起钢筋的锈胀，出现钢筋锈蚀的情况。（3）钦北线处于沿海地带，空气中和雨水中都含有一定的氯盐成分，盐水渗入到盖板混凝土的缝隙里，引起碱骨料反应发生盐腐蚀，加速了混凝土的离析。
3施工方案的比较选择
对该病害的处理方法，我们提出了两种施工方案：
3.1一是在以往对钢筋混凝土结构的加固工程中经常采用的施工方法，凿除并清洗干净原有盖板混凝土表面的劣化层后，附着施工增加一定厚度的钢筋混凝土保护层或喷射钢纤维混凝土和外包钢板，从而达到加固的目的。但由于许多涵洞孔径较小，机械设备在窄小的空间内难以展开，如果采用该方法进行加固涵洞盖板工程，施工难度较大，施工人员、设备较多，预计工期需要10个月，并且新旧混凝土界面的粘结强度不高，真实的受力状况很难与设计预想相符。
3.2二是参考国内外使用碳纤维加固桥梁的成功经验，使用碳纤维加固技术对涵洞盖板进行加固。
3.2.1碳纤维加固技术的发展：碳纤维又称增强复合材料，用于混凝土结构的加固始于70—80年代的美国、日本。日本阪神大地震及台湾“9.11”地震后，碳纤维加固技术被广泛用于震后建筑重建和补强，这些都促进了碳纤维在加固补强工程中的应用。我国在这方面起步较晚，但发展势头迅猛，进展飞快，已经有了许多桥梁加固成功的实例。如南京机场路高架桥空心板补强修复；卢沟新桥的补强修复工程等等。
3.2.2碳纤维加固技术的工作原理、特点及优越性：碳纤维增强复合材料加固修补混凝土结构技术，是利用专门配制的粘结剂将碳纤维片粘贴在混凝土构件需补强加固部位表面，使混凝土与碳纤维片形成一体，共同工作的加固修补方式。（1）碳纤维复合材料具有优越的力学性能，其抗拉强度是普通Ⅱ级钢筋抗拉强度的10倍以上，弹模也与钢材相当；（2）碳纤维材料不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而用碳纤维材料加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性，适合于沿海地区空气湿度大，盐碱含量较高的特点；（3）碳纤维的单位体积重量仅为钢材的l／4左右，制成板状后，其厚度仅为1.4mm左右，几乎不增加结构自重和改变截面外形。由于碳纤维布是一种柔性材料，而且可以任意裁剪，可以有效的封闭混凝土结构的裂缝，且不改变结构形状及不影响结构外观，很适合于加固涵洞盖板这类施工面较小的工程。（4）施工简便、工序简单，由于其自重较轻，可用小型电动工具操作，操作空间要求较宽松。不像传统补强方法需要众多工种、大量劳力及大型施工设备，可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。
通过对两种施工方案各自特点的研究比较，我们段技术人员认为第二种方案更加适合本次涵洞盖板加固工程。
4施工过程
本次涵洞盖板加固工程的施工日期安排在雨季后9～12月施工，以减少雨水对工程的影响。其施工工序为施工准备混凝土表面处理配置、涂刷底胶配置找平胶并找平面层粘贴碳纤维片材保护
4.1施工准备认真阅读设计图纸，根据实际情况拟定施工计划，备齐施工所需的各种材料及机具。
4.2混凝土表面处理清除涵洞盖板底面剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，对于较大面积的劣质层在凿除后用环氧砂浆进行修复。用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，将混凝土面层打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20mm)。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
4.3配置、涂刷底胶按主剂:固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后再进行下一工序施工。一般固化时间为2～3d。
4.4配置找平胶（FE胶）并找平面层混凝土盖板表面凹陷部位用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，转角处用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
4.5粘贴碳纤维片材按尺寸裁剪碳纤维布，调配、搅拌粘贴碳纤维材料的加固专用胶（FR胶），搅拌至色泽均匀，然后用滚筒刷均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，将碳纤维布拉紧展平并铺在涂有FR胶基面上，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维。碳纤维沿纤维方向的搭接长度不小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维固定。多层粘贴重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶。其厚度为1～2mm。
4.6保护在加固后的碳纤维表面喷防火涂料进行保护。
5整治效果
本次涵洞盖板加固工程经过4个月的紧张施工于2004年底完成，由于施工工艺简单，施工周期短，较原施工方案节省了大量的人力、物力，工期也缩短了6个月，施工中对线路未造成影响，保证了列车的正常运行。经过这两年多的观测，已加固的涵洞盖板未产生风化、变形及开裂等病害，碳纤维布与混凝土盖板粘结良好。盖板底面光滑平整，涵洞整体外观技术状态极佳。通过试验证明，加固后的涵洞盖板各项力学性能得到显著的提高，承载力提升了25％～30％，取得了预期设计的效果。
碳纤维板范文6
(甘肃省陇南公路总段宕昌公路管理段，甘肃 宕昌 748500)
【摘 要】碳纤维布作为高性能结构加固材料，具有质轻高强、耐腐蚀、抗老化、施工简便等优异性能，已在旧桥加固中得到广泛应用。结合2013年G212线阿坞桥采用碳纤维加固补强的实践，介绍其所用材料、施工工艺及其应用性分析。
关键词 桥梁工程；碳纤维；加固工艺
近年来，我国交通运输事业迅猛发展，许多现有桥梁已不能适应现代交通的需要，这些问题不仅会影响到桥梁的正常使用，严重的还会给国家和人民的生命财产造成威胁。因此，如何采用经济适用的加固方案对桥梁进行加固，以使其达到现行桥梁设计规范要求，一直是摆在桥梁养护管理人员面前的一道难题。目前，广泛应用的碳纤维布加固技术，使旧桥加固发生了根本性的变化。
1 碳纤维材料的特点
碳纤维材料具备强度高、比重小、施工方便和高耐久性的优点。其抗拉强度为3500MPa左右，十倍大于同截面的钢材，并且厚度小，单层仅为0.112～0.167mm，即使用粘结剂与结构物粘贴后厚度仅为2mm左右。并且比重小，仅为2.0～3.0g/cm3，施工便捷，占地少，不需要使用大型机械，不需预加工，也不需要现场的固定设施，无火无水施工；而且效果突出，能够有效提高结构物的静荷载、动荷载、构件刚度、构件的抗蠕变和构件的耐久性，为原钢筋混凝土构件提供优良的补强效果。并且非常适合在高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用，不会生锈，抗老化和抗疲劳强度高。所以，碳纤维材料以其优异的特点在建筑结构中得到普遍使用。
2 碳纤维加固的施工工艺及要点
碳纤维施工前混凝土表面的含水率应<4%，或者提升环境温度至5℃以上，否则应该采取相应的措施，保证粘贴部位混凝土的表面含水率及所处环境温度达标。施工前应按设计图纸放线定位，碳纤维布必须与构件牢固地粘贴在一起，变形协调，共同受力。
2.1 混凝土基面的处理
1）要保证基面平整，首先应修补表面的裂缝。
2）当基面构件有受损或坑槽凹陷，可用碳纤维整平材料或环氧树脂砂浆进行填充修复。
3）当基面有凸起，可使用混凝土磨片角磨机打磨，确保基面圆滑。
4）最后将基面上的粉尘、松散浮渣清扫干净，确保基面无灰、无油并充分干燥。
2.2 涂底胶
1）根据现场的气温和底胶标准用量，计算出底层的图布用量，并根据规定比例，将底层树脂主剂和固化剂灌入配胶容器中，搅拌均匀，要确保在使用期内一次用完。
2）使用毛刷或者滚筒刷，将底胶均匀的涂在需要补强的混凝土表面，不应有遗漏，涂抹面积要略大于碳纤维布的面积。
3）一般在1小时后，当底胶指触干燥后，用砂布打磨凸起的毛刺，但不可将将底层胶打磨穿，否则应该重复上述步骤。
2.3 粘贴面修整
1）待底胶彻底干燥后，用粘贴胶加适量作为触变剂的矿物填料调制成的腻子，即找平胶在凹陷、缺损和坑洼、接头处进行刮填修补，确保表面顺滑，无明显接头盒高差。
2）等整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起的毛刺，应用砂布打磨光顺。
2.4 贴碳纤维布
1）首先根据设计的尺寸大小对碳纤维布进行剪裁。
2）根据设计要求的方向，在涂好粘接胶的混凝土表面铺覆碳纤维布，一层中各张布之间的搭接应在纤维方向进行。。
3）用胶辊在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压，使树脂胶液充分浸渍碳纤维布，消除气泡和除去多余树脂，使碳纤维和底层充分粘接。
2.5 检查
用小锤等工具轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘接效果.如果碳纤维布粘层有空鼓或气泡，可以用刀片将碳纤维布划开（注意不要划断得太长），然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实。
3 工程实例
3.1 工程概况
阿坞桥位于G212线K272+083处，上部结构为1~13m钢筋混凝土空心板，下部结构为U型桥台，明挖扩大基础，桥面全宽为净7+2×0.75m,设计荷载为公路—II级。在桥梁检查中发现：几乎每片板底面均出现了横桥向分布的裂缝，有的甚至是整片板的横向通缝，裂缝宽度在0.2mm左右，裂缝主要分布在靠近跨中的一段区域内。考虑到工期紧、尽量简单施工工艺等因素，采用碳纤维布加固法对桥跨结构进行加固。
3.2 设计要点
1）卸载原桥面铺装层及铰缝混凝土后，封闭板体裂缝，在每块板底粘贴三道三层25cm宽碳纤维布和一层压条，提高板体抗拉强度，限制裂缝发展。
2）碳纤维及胶黏剂
碳纤维应选用不大于12K的小丝束聚丙烯羟基(PAN基纤维)。单层碳纤维布的单位面积纤维质量，不应低于200g/m2,不宜高于300 g/m2。纤维复合材料沿纤维受力方向的搭接长度不应小于10cm，当采用多层或多条纤维布时，其搭接位置应相互错开，纤维方向应与构件受拉方向一致。本次设计所用胶黏剂为A级胶，不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等。
3.3 施工注意事项
1）施工工艺流程：卸荷载构件表面处理粘贴面修补找平涂底胶配置面胶和裁剪碳纤维布粘贴碳纤维布固化检验、维护
2）裁剪碳纤维布用锋利剪刀，注意整齐划一，避免毛刺；宜在平整的木板、纸板、塑料布上裁剪，以保持纤维布的洁净；若需延长，碳纤维布搭接长度不应小于100mm。
3）碳纤维布的粘贴宜在5℃~35℃环境条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。
4）粘贴碳纤维布前，板底首先要打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面，混凝土表面应清理干净并保持干燥；钢筋露出部位须做防锈处理，如有局部破损，须采取其它措施，以确保安全。
3.4 质量要求
1）每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的记录，如出现质量问题，应立即返工。
2）检验时可用小锤轻击或手压粘贴面判断粘贴效果，总有效粘结面积不应小于95%，如出现轻微空鼓等粘贴不密实现象（面积小于100cm2）可采取针管注胶的方法进行补救。若空鼓面积大于100 cm2，宜将空鼓处的碳纤维布切除，补粘四周搭接长度大于0.2m的碳纤维布。
3）严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5~35℃范围内，相对温度不大于70%。
3.5 效益分析
加固后，呈整板受力，重车通过时，板体下挠度明显减小，板体振动明显减小，该桥加固效果良好。
4 结束语
综上所述，粘贴碳纤维布加固技术，是旧桥加固行之有效的新方法，随着我国经济的快速发展，交通量日益增大，20世纪七、八十年代修建的钢筋混凝土桥梁，大部分已经表现出不能满足（下转第306页）（上接第286页）通行要求，出现了许多病害。可以断言，粘贴碳纤维布加固技术，广泛应用于旧桥加固已是必然趋势。
参考文献
［1］岳清瑞.我国碳纤维(CFRP)加固修复技术研究应用现状与展望[J].工业建筑,2000(10).
［2］陈晓诰.某环城高速匝道处桥梁缺陷原因分析及加固方案[J].安徽建筑,2009(05).
