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碳纤维材料补强桥墩【宜春】

1 工程概况

该桥位于某在建高速公路上,上部结构为40m预应力混凝土T梁,先简支后连续结构,下部结构为U形桥台、明挖扩大基础,桥墩采用矩形薄壁墩,基础均为挖孔桩基础。

在施工过程中该桥4号墩墩身受到意外撞击出现裂缝,该墩为空心薄壁墩,墩壁厚0.5m,墩高为49m,事后检测中心对4号墩裂缝的分布情况、长度、宽度及深度进行了检测。根据检测结果分析墩身裂缝均为竖向裂缝,共发现6条裂缝:正前方4条,最长为14.1m,宽度为0.2mm;左侧1条,长度为18.5m,最宽处为6mm;右侧1条,长度14.1m,宽度为0.1mm;墩身内壁两倒脚处也各有1条裂缝,长度分别为7m和9m,缝宽为0.4mm。桥墩正后方未发现裂缝,裂缝范围在桥墩的上半部分,距地面高度为24~49m。

2 加固方案确定

2.1 方案确定

经过对裂缝的分析,认为桥墩只是出现竖向裂缝,未发现横向裂缝,决定对桥墩进行加固处理:对桥墩开裂范围外侧进行加强,墩身空心部分采用混凝土浇筑密实,从而以确保该桥的耐久性及可靠性,同时为保证工期以及节约成本。

该墩为过渡墩,墩顶设计安装滑动支座,根据桥墩受力分析,桥墩承受竖直向下的压力,因墩身无横向裂缝,可以采用抗拉强度高的材料将墩身箍紧,防止受力墩身横向变形,并与墩身共同受力。备选方案有采用外侧粘贴型钢加强,钢筋混凝土加大截面加强和横向粘贴高强度碳纤维布。

经过论证决定采用横向粘贴高强度碳纤维布进行补强,补强范围为墩身上半部分24~49m。

2.2 碳纤维布的原理

利用树酯类粘贴材料将高强度纤维织物粘贴于结构物表面,从而达到对结构物补强加固的目的。可以取代钢筋运用于抗弯、抗剪的结构物加固,直接有效的提高其承载力;通过碳纤维布横向裹筋,可以间接提高核心混凝土的强度和延性。

3 碳纤维加固工艺技术

3.2 施工工艺

(1)工艺程序

墩身表面处理→贴片前基层处理→涂底层涂料→采用环氧腻子对构件表面残缺修补→粘纤维片→检查→养护→涂装。

(2)工艺要求

工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密牢固,保证桥墩桶形成整体,并与原结构共同受力。施工工艺的要求如下。

贴碳纤维前对混凝土构件表面进行处理,仔细消除破损、劣化部分,修补裂缝、漏筋除锈、削平凸出部位和棱角等,使碳纤维粘贴后能与墩身紧密结合。在处理好的混凝土表面涂刷能渗透到混凝土内的底层涂料,然后填平表面的凹陷部位,达到表面平整,使两者粘贴紧密并避免粘贴后起鼓。

严格掌握贴片的位置和长度,注意进行脱泡和浸渗操作。掌握好每道工序的时间间隔,防止碳纤维片起鼓、脱离、错位。