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1、碳纤维筋改造翻新技术在公路碳纤维筋改造翻新技术在公路 桥梁结构加固改造中的应用桥梁结构加固改造中的应用孟孟 召召 阳阳QQ:736664637 电话：18910388508一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介报告题纲报告题纲三、碳纤维筋喷浆加固试验研究三、碳纤维筋喷浆加固试验研究四、国外规范标准及工程应用四、国外规范标准及工程应用五、碳纤维筋喷浆改造翻新技术国内应用五、碳纤维筋喷浆改造翻新技术国内应用六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例七、结束语七、结束语1.1 我国公路桥梁现状截止至2012年底 我国公路桥梁
2、总数超67万座 总长超过3万公里超过美国成为世界上最大的公 路桥梁国家经济高速发展期的基础建设呈 现量大、集中、质低量大、集中、质低的特点。一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状1.2 旧桥、危桥的加固翻新任务成为了摆在 交通管理部门面前急需解决的问题。一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状桥梁桥梁 “老龄化”“老龄化”交通交通 量增大量增大运输车运输车 荷载增加荷载增加经济后期维 护费用 低工艺简单期望的加 固技术提高结构 承载力效 果好工期短对交通 影响小一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状1.3 期望的加固技术荷载吨位不足荷载吨位不足主要构件老化构件破坏、
3、开裂体外预应力法粘贴钢板法粘贴碳纤维 布法一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状1.4 现有传统的加固技术体外预应力法体外预应力法粘贴钢板法粘贴钢板法粘贴碳纤维粘贴碳纤维 布法布法自重增加大粱底施工难度大，质量难以控制施工工期长施工工艺复杂预应力束易锈蚀后期防腐处理成本高结构自重增加大易锈蚀，后期养护费用高不美观提高构件刚度不大不能充分发挥材料的高强性能耐火性差一、国内桥梁加固技术现状一、国内桥梁加固技术现状2.1 碳纤维筋加固工法定义 碳纤维筋圬工结构加固法是一项新的 应用外粘高性能复合材料增强加固结构技 术，其技术实质是体外配筋加强法。主材 为碳纤维筋和外喷聚合物砂浆。二、碳纤维
4、筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介2.2 碳纤维筋喷浆改造翻新加固法的分类二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介6X40mm螺栓580X10X1mm锚具按碳纤维筋固定方式分为：碳纤维安装方式碳纤维开槽植筋方式2.3 碳纤维筋喷浆改造翻新加固法的特点二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介 重量轻，强度高，其抗拉强度是钢筋的7-10倍， 比重仅为钢筋的1/5左右，因此较小的加固尺寸也 能获得优秀的补强效果； 碳纤维筋耐腐蚀、使用寿命长、耐酸、碱、盐， 尤其在耐腐蚀方面，具有金属和其他材料无法比 拟的优越性，具有较好
5、的耐水性和抗老化性，因 此无论在耐腐蚀环境中、恶劣的自然环境中或潮 湿作业环境中，都具有较好的耐久性； 碳纤维筋表面灌注有石榴石材料，与砂浆间的 附着力极强；二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介2.42.4、主要材料特点、主要材料特点2.4.1 碳纤维筋 采用高强复合材料碳纤维原丝浸渍乙烯基树脂，经高温固化，表 面灌注石榴石材料制成。与砂浆附着力强二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介2.42.4、主要材料特点、主要材料特点碳纤维筋技术指标碳纤维筋技术指标序号实验项目规格(mm)实验结果1最大抗拉强度(Mpa)61，9002弹性模量
6、(Mpa)6123,2553断裂伸长率(mm/mm)60.012钢筋的钢筋的7 7- -1010倍倍二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介2.42.4 主要材料特点主要材料特点2.4.2 高聚合物砂浆由高分子聚合物改性剂、胶粉、抗裂纤维及 添加剂等按一定比例配合制成，具有高强度、 高抗渗性、高抗冻性、抗裂性强的补强材料。高强聚合物砂浆技术指标高强聚合物砂浆技术指标序 号性能项目性能指标1抗压强度标准值(MPa) 50.002收缩性指标 14.2910-63抗剪强度标准值(MPa) 11.244粘结强度(MPa) 2.255弹性模量 2.35104抗压强度高粘结性好
7、特点特点指标满足（JGT 289-2010）混凝土结构加固用聚合物砂浆中对砂浆的要求收缩率低热膨胀系数小1）整体强度高、早期强度增长快,大大提升结构 承载能力 2）碳纤维棒的自重轻、设计厚度薄，对整体的 结构重量影响小； 3）采用锚固和开槽方式施工，施工简便,无需支 模板； 4）施工方法简单，工期短，不需要大型设备， 不受空间限制； 5）施工成型后干缩率低，抗开裂性能良好； 6）粘结力强，与原结构形成一体； 7）与混凝土性能一致，抗冻融性、耐久性、耐 化学腐蚀性良好； 8）对交通的影响较小(快凝型砂浆，施工3小时 达到初凝强度) 二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法
8、简介2.5 碳纤维筋加固工法特点二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介二、碳纤维筋喷浆改造翻新加固法简介序号比选项目碳纤维筋喷浆加固法粘贴钢板加固法体外预应力加固法1总价格经济经济较贵2加固后桥自重的增加小大较大3进度工期总体情况短较长长4技术难易程度简单简单较困难5对于加固效果很好较好好6施工条件限制少少较多7对周围环境的影响小较大较小8设备使用无需大型设备需要个别大型设备需要个别大型设备9施工后日常维护费用较小较大较大10对交通影响较小大大各加固方案的经济技术比较各加固方案的经济技术比较2.6 2.6 碳纤维筋喷浆改造翻新技术与其他工艺经碳纤维筋喷浆改造翻新技术与其他工艺经 济技术性对比济技术
9、性对比三、碳纤维筋喷浆加固试验研究三、碳纤维筋喷浆加固试验研究3.1 抗弯加固抗弯加固VC-1碳纤维筋VF-1钢筋破坏形态梁强度碳纤维筋钢筋碳纤维滑移（伴随着碳纤维筋破坏）钢筋屈服（伴随着混凝土破坏）三、碳纤维筋加固补强试验研究三、碳纤维筋加固补强试验研究3.2 抗剪补强抗剪补强B组试样 荷载与挠度关系抗剪能力随碳纤维轴向刚度增加而增加。实验验证了 碳纤维筋内嵌法加固技术提高了其抗剪能力跨中挠度（mm）四、国外规范标准及工程应用四、国外规范标准及工程应用4.1 规范标准规范标准外贴纤维加固混凝土结构设计指南四、国外规范标准及工程应用四、国外规范标准及工程应用4.2 工程应用工程应用桥梁梁底内嵌
10、碳纤维筋四、国外规范标准及工程应用四、国外规范标准及工程应用4.2 工程应用工程应用墩顶截面梁体顶面负弯矩区加固 （Pier 12 at the Naval Station San Diego, CA (USA)）在美国加利福尼亚州圣迭戈海军基地12号码头四、国外规范标准及工程应用四、国外规范标准及工程应用4.2 工程应用工程应用T梁腹板抗剪加固三、国外规范标准及工程应用三、国外规范标准及工程应用4.2 工程应用工程应用桥墩墩底抗弯加固 （Bridge J-857，Route 72 in Phelps County, MO (USA)）在美国密苏里州菲尔普斯县72号线J-857桥1、北京南六环
11、双 源1#桥加固工程2、国道110姑娘 台4号桥加固工程3、宜章白石渡跨 线桥加固项目4、山东平阴黄河 大桥加固工程6、贵州南瓦隧道加 固工程5、内蒙古赤峰危 桥加固工程（13座 石拱桥）五、碳纤维筋喷浆改造翻新技术国内应用五、碳纤维筋喷浆改造翻新技术国内应用南六环双源南六环双源1 1号桥位于南六环高速号桥位于南六环高速K84+050K84+050公里处，桥梁全长为公里处，桥梁全长为216.24216.24米，米，共共7 7跨，最大跨径为跨，最大跨径为3030米。该桥在长期重载作用下，横隔板出现不同程度米。该桥在长期重载作用下，横隔板出现不同程度的开裂、剥落、露筋等病害，严重影响到桥梁整体安全
12、，经现场勘查确定的开裂、剥落、露筋等病害，严重影响到桥梁整体安全，经现场勘查确定选定该桥第二跨南半幅作为试验桥。选定该桥第二跨南半幅作为试验桥。6.1 6.1 北京南六环双源桥碳纤维筋改造翻新工程北京南六环双源桥碳纤维筋改造翻新工程加固前加固前横隔板钢筋断裂横隔板钢筋断裂加固后加固后横隔板横隔板六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例车型分类车型分类交通量交通量(辆辆)比例比例(% %)超重车超重车( 辆辆)超重车超重车 比例比例(% %)小汽车14,63036.6%002轴7,38818.5%2348.8%3轴1,9474.9%1575.9%4轴2,5606.4%33512.7%5轴1,47
13、43.7%1806.8%6轴11,95229.9%1,73965.7%合计39,952100.0%2,645100.0%南六环京开高速西侧外环出口南六环京开高速西侧外环出口 24h24h连续观测交通组成平均值特征分析表连续观测交通组成平均值特征分析表1、车辆超载严重、车辆超载严重近年来集团公司重点对 “京新高速”、“京港澳高速 ”、“京开高速”等六环入出 口进行交通监测，发现6轴车超 载最普遍，超载率高达65.7%。6.1.1 6.1.1 项目背景项目背景六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例南六外环京开入口断面整车超限峰值测定南六外环京开入口断面整车超限峰值测定南六外环京开入口南六外环京开
14、入口车型车型整车重整车重超重比例超重比例六轴车135.5T146.0%五轴车100.6T101.0%四轴车71.6T79.0%三轴车56.9T90.0%两轴车29.9T50.0%南六外环京开入口断面轴载超限峰值测定南六外环京开入口断面轴载超限峰值测定南六外环京开入口南六外环京开入口车型车型轴载重超重比例超重比例六轴车30.5 t205 %五轴车24.7 t147 %四轴车26.5 t165 %三轴车26.1 t161 %两轴车23.4 t134 %六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例横隔板破损剥落、断筋横隔板破损剥落、断筋横隔板开裂、剥落、断筋横隔板开裂、剥落、断筋2012年3月，集团公司
15、委托“北京中交路通公司”利用韩国碳纤维喷浆工法对该桥横隔板进行实验。包钢板加固法比选六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例3道横向共道横向共30片横隔板的通体加固片横隔板的通体加固3片横隔板独立安装加固片横隔板独立安装加固3片横隔板独立植筋加固片横隔板独立植筋加固六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例碳纤维筋安装工艺流程图6.1.2 6.1.2 碳纤维筋安装流程图碳纤维筋安装流程图1. 准备工作准备工作2. 表面处理表面处理3. 高压水清洗高压水清洗4. 涂刷界面剂涂刷界面剂5.安装碳纤维筋安装碳纤维筋6.喷涂砂浆喷涂砂浆8.养生、收尾养生、收尾7.表面抹平表面抹平六、国内应用典型案例六、
16、国内应用典型案例1.准备工作：加固前对结构动载进行对比试验 采集，获得第一手荷载能力资料；4.1.3 4.1.3 碳纤维筋安装工艺施工过程碳纤维筋安装工艺施工过程六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例1、准备工作：加固前对剥 落部位进行维 修、将断裂筋 焊接；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例2、表面处理：清理结构 表面，去除找 毛待加固面；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例3、高压水清洗：利用高压 喷水，清理结 构表面，使待 加固面干净；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例4、 涂刷界面剂涂刷界面剂：涂刷表面 强化剂，增强 界面粘结力；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例5、安装纤维筋：按要求安 装并固定碳纤 维筋；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例6、 喷涂砂浆：按设计厚 度要求喷涂聚 合物砂浆；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例7、抹平表面：抹平表面， 使其平整；六、国内应用典型案例六、国内应用典型案例8、养生收尾：按要求养 生收尾，防止 收缩裂缝；六、
