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碳纤维布在桥梁加固中的探讨

  我国乃桥梁大国,尤其自改革开放以来,在桥梁建设方面我国取得了巨大的成就。然而伴随着桥梁总数量的不断上升,大部分桥梁正面临技术标准低、通行能力差的问题,以至于无法满足当今日益增长的交通需求,甚至已经威胁到桥梁的行驶安全。

  

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  为了保证桥梁的安全以及正常运营,延长桥梁的使用年限,对桥梁检测、养护、维修等是必不可少的。但随着桥梁使用年限的不断增加,易出现承载能力下降、通行能力超限的问题,这时就需要对桥梁采取必要的维修与加固措施以满足新的使用需求。

  桥梁加固改造的基本条件

  由于桥梁使用功能的特殊性,并非所有桥梁都适合加固。首先,加固改造后的桥梁,在承载力、耐久性能上都需满足使用上的要求。对桥梁进行加固并非意味着可以无限制的提升桥梁承载力,需要考虑到新的加固体系与旧的混凝土结构的整体性与共同工作。避免出现加固体系受力滞后而混凝土结构优先破坏的情况。

  

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  其次,通过加固的桥梁应具有较明显的经济效益与社会效益。桥梁病害严重时可考虑采取废除重建的形式,但这种方式不仅需要考虑新建桥梁的费用与耗时,拆除旧桥也会产生不菲的费用。一般情况下加固改造旧桥低于新建同规模桥梁投资的50%左右,因此在满足安全情况下,采用加固改造的方法更具有优势。

  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。

  

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  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。

  卡本碳纤维布是采用德国进口设备生产的复合材料,丝束顺直、布面平整。秉承了碳纤维高强度、高弹性模量、耐腐蚀、耐老化的优点,同时易于剪裁、施工快捷,应用广泛。

  

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  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。

  

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  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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