碳纖維布加固技術(shù)在韋水倒虹管橋大梁加固工程中的應(yīng)用.doc

碳纖維布加固技術(shù)在韋水倒虹管橋大梁加固工程中的應(yīng)用1.工程概略寶雞峽灌區(qū)是陜西省第一大灌區(qū)，工程始建于1958年，1971年7月建成通水。韋水倒虹工程是寶雞峽灌區(qū)塬上總干渠跨過(guò)韋水河谷的一座大型輸水建筑物，建成時(shí)聲稱亞洲第一倒虹，運(yùn)轉(zhuǎn)30余年來(lái)，累計(jì)向下流輸水110多億立方m。韋水倒虹工程由壓力管道、進(jìn)出口、管橋和退水等局部組成。韋水倒虹管橋長(zhǎng)112m，為七孔四跨的等彎矩雙懸臂梁式鋼筋混凝土布局，大梁混凝土開(kāi)始描繪標(biāo)號(hào)為140#。管橋1962年建成運(yùn)轉(zhuǎn)已40年，2001年9月經(jīng)陜西省水利工程質(zhì)量檢測(cè)中間站對(duì)管橋檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，大梁外觀根本無(wú)缺，在大梁與橋墩銜接部位梁上發(fā)生了呈筆直向的裂縫。管橋各部位混凝土抗壓強(qiáng)度及彈性模量較原描繪值都有所進(jìn)步。大梁混凝土的最大碳化深度為62mm，均勻碳化深度為49mm，已超出大梁鋼筋保護(hù)層描繪厚度，內(nèi)部鋼筋存在銹蝕要挾；別的，按現(xiàn)行規(guī)范復(fù)核，大梁實(shí)踐配筋量比描繪需求量少20%左右。鑒于以上狀況，決議對(duì)管橋大梁施行加固處置。2.加固計(jì)劃的挑選加固技能的開(kāi)展與資料的開(kāi)展密切相關(guān)，而對(duì)混凝土梁的加固已從開(kāi)始單一加大截面法逐漸向聚合物混凝土修補(bǔ)、外包鋼加固、預(yù)應(yīng)力加固、粘碳纖維布加固等多種辦法過(guò)渡開(kāi)展。韋水倒虹管橋一起承重著兩條輸水管道，加固時(shí)需求管橋仍然承擔(dān)著一條管道的輸水使命，因而需求在包管加固質(zhì)量的基礎(chǔ)上既不能影響到正常輸水，又能便利施工，為此經(jīng)過(guò)多計(jì)劃證明比擬，結(jié)尾會(huì)集在外包鋼板和粘碳纖維布兩種計(jì)劃上。結(jié)尾又因粘碳纖維布計(jì)劃具有：強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕，有杰出的粘合性、施工便利不影響正常輸水、對(duì)原布局不發(fā)生新的損傷、能有用的關(guān)閉混凝土的裂縫、不影響外觀布局、不添加原構(gòu)件斷面尺度等長(zhǎng)處而被選用。3.碳纖維布資料特色通常碳纖維是聚丙烯晴或中間相瀝青纖維為質(zhì)料經(jīng)高溫碳化制成的，其應(yīng)力應(yīng)變量徹底線彈性，不存在屈服點(diǎn)和塑性區(qū)。加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布很薄，是由很多受力主方向纖維和少數(shù)筆直受力主方向纖維彼此編制構(gòu)成的。碳纖維布最早首要運(yùn)用于航空、航天等范疇，近幾年來(lái)已被廣泛運(yùn)用于民用建筑中。本工程所用的碳纖維布由南京彤天科技實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司出產(chǎn)，是一種黑色半剛性片材，規(guī)范為CFW300，每平方m重300g，名義厚度0.167mm，經(jīng)國(guó)家玻璃纖維產(chǎn)物質(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)中間測(cè)驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度4070MPa，相當(dāng)于級(jí)鋼筋強(qiáng)度的17倍，遠(yuǎn)超過(guò)描繪抗拉強(qiáng)度3000 MPa的需求。 4.碳纖維布用的粘結(jié)資料粘碳纖維布加固質(zhì)量的好壞與粘結(jié)資料有著直接關(guān)系，因而需求粘結(jié)資料固化后具有極高的強(qiáng)度和耐性，在保證碳纖維與混凝土之間力的傳遞的一起，又不會(huì)發(fā)生粘結(jié)資料的脆性損壞。本工程運(yùn)用的粘結(jié)資料是WSX高分子聚合物，由A、兩種組分組成，運(yùn)用時(shí)需將A、兩種組分按的質(zhì)量在必定的條件下混兼并拌和均勻后方可運(yùn)用。粘結(jié)資料固化工夫?yàn)?4h，一次配好的資料必須在2h內(nèi)運(yùn)用完。經(jīng)固化后的粘結(jié)資料剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度別離可到達(dá)11.9MPa、33MPa 、91.3MPa。5.碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)受力剖析因?yàn)樘祭w維布具有很高的抗拉強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)高強(qiáng)粘結(jié)劑與大梁粘布局成全體，到達(dá)與原布局一起受力的意圖。加固時(shí)將碳纖維布受力主向與梁的受力主向堅(jiān)持一致，并在兩頭別離設(shè)置錨固，以便束縛混凝土外表裂縫，防止擴(kuò)大，然后到達(dá)進(jìn)步構(gòu)件抗彎剛度，削減構(gòu)件撓度，改進(jìn)梁體受力狀況。碳纖維布加固的混凝土構(gòu)件，在進(jìn)步其受彎承載力的一起還能夠影響受彎構(gòu)件的損壞形狀。當(dāng)纖維布用量過(guò)多時(shí)，構(gòu)件的損壞形狀將由碳纖維被拉斷惹起的損壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘欢砣粔核閾p壞，與此一起，因?yàn)樘祭w維為徹底彈性的資料，它與鋼筋的一起工作會(huì)削弱鋼筋塑性性能對(duì)構(gòu)件延性的影響，構(gòu)件的延性將有所下降，因而，通常應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的三分之二進(jìn)行抗彎承載力核算。在進(jìn)行受力剖析時(shí)，通常的核算辦法是將碳纖維布依照必定的規(guī)范近似換算成必定用量的鋼筋，然后依照傳統(tǒng)的鋼筋混凝土受力剖析模型進(jìn)行理論剖析核算，雖是近似核算，但理論剖析結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得很好。如韋水倒虹管橋大梁底部粘一層的碳纖維布，亦相當(dāng)于在管橋大梁底新增的鋼筋。6.碳纖維布施工工藝6.1施工資料及首要機(jī)具所用資料有：粘結(jié)膠、碳纖維布。所用機(jī)具有：角磨機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、調(diào)膠容器、臺(tái)秤等。6.2作業(yè)條件施工應(yīng)在以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行。若是環(huán)境溫度低于，應(yīng)運(yùn)用適于低溫的特別膠種或選用其它加溫處置辦法。如溫度低于暫停施工。 6.3操作工藝6.3.1工藝流程外表處置涂底膠粘碳纖維涂面膠外外表處置6.3.2布局外表處置 混凝土外表層呈現(xiàn)脫落、蜂窩、腐蝕等劣化表象的部位應(yīng)予鑿除。關(guān)于較大面積的殘次層在鑿除后運(yùn)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。 混凝土外表選用角磨機(jī)打磨，除掉外表浮漿、油污等雜質(zhì)，直至徹底露出新面。打磨應(yīng)平坦，需求外表無(wú)顯著的凹凸表象，尤其是外表的凹凸起部位要磨平。轉(zhuǎn)角處要進(jìn)行倒角處置并打磨成圓弧狀（10mm圓弧半徑R20mm）。 用無(wú)油壓縮空氣吹除粉塵，并用丙酮或無(wú)水酒精擦洗，使得外表潔凈并堅(jiān)持枯燥。 混凝土外表若高低不平，用修補(bǔ)資料填平；模板接頭處等呈現(xiàn)高差的部位運(yùn)用修補(bǔ)資料添補(bǔ)，盡量削減高度差。 6.3.3涂刷底層膠 涂刷底層膠為、兩組份。運(yùn)用前按產(chǎn)物運(yùn)用說(shuō)明規(guī)則的份額先后置于容器中，用電動(dòng)拌和器均勻拌和，直至膠的色澤均勻，徹底無(wú)色差。拌和容器內(nèi)不得有油污，應(yīng)防止任何雜質(zhì)進(jìn)入容器。 用滾筒刷或毛刷均勻涂改于混凝土外表，膠層厚度應(yīng)滿意描繪需求。等膠體外表指觸枯燥后，再進(jìn)行下一步施工。 宜依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐氣溫決議樹(shù)脂的用量并嚴(yán)格控制運(yùn)用工夫。6.3.4碳纖維布張貼 按描繪需求的尺度裁剪碳纖維布，盡量防止搭接，如若搭接，則碳纖維布沿纖維方向的搭接長(zhǎng)度不得少于150。 調(diào)制膠（辦法同底層膠）。然后均勻涂改于所要張貼的部位，膠層厚度應(yīng)滿意實(shí)踐需求。搭接、角落等部位要多涂改一遍。 張貼碳纖維布，用特制滾筒沿纖維方向?qū)掖螡L壓，擠除氣泡，并使張貼用粘結(jié)劑充沛滲透碳纖維布。多層張貼應(yīng)重復(fù)上述步調(diào)。待纖維外表指觸枯燥后方可進(jìn)行基層張貼。 6.3.5涂面