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1、麻城工务段铁路桥碳纤维加固方案麻城工务段京九铁路跨S241线铁路桥碳纤维维修加固方案 2022年07月18日 目录 一、桥梁概况及病害 2 1.1 桥梁概况 2 1.2 现场病害情况 3 二、编制依据及维修对策 7 2.1 编制依据 7 2.2病害治理出发点和维修对策 7 2.3碳纤维的优点 10 2.4粘贴碳纤维力学性能和钢筋比较 11 三、施工工艺 11 3.1混凝土腐蚀剥落处理具体步骤 11 3.2裂缝处理措施 13 3.3粘贴碳纤维布施工 14 3.4 桥梁表面防盐害处理 21 四、 新工艺工法、新材料应用 22 4.1钢筋防锈剂（FH-C_）22 4.2 无机聚合物砂浆（FH-HY2
2、0）22 4.3 碳纤维布(FH-E21)及配套胶 23 4.4 混凝土防水防盐害保护剂（FH-CRG）24 五、施工组织措施 25 5.1、人员及劳动力组织计划安排 25 5.2、主要材料供应计划 25 5.3、主要机械设备供应计划 26 5.4、项目组织结构图 27 5.5、现场施工条件 27 养护维修作业控制区示意图 28 施工平面布置图 28 一、桥梁概况及病害 1.1 桥梁概况 本桥位于湖北省团风县境内,离团风县城6.5km,属于武汉铁路局麻城工务段管辖,是京九铁路上跨省道S241线铁路桥，比邻大广高速公路。本桥为双线四跨简支T梁铁路桥，每跨为4片简支T梁，净跨径16米,桥下净空要求
3、4.9米,现场实际测量净空大于5.3米. 1.2 现场病害情况 经现场勘查原有桥梁中间两跨出现如下病害：1.桥面排水管和梁体拼接缝渗漏水比较严重；2.T梁两肋底面和侧面混凝土遭水长期反复侵蚀之后，出现大面积龟裂；3.由于钢筋保护层厚度不足、温度收缩、加上渗漏水侵蚀，T梁两肋底部跨中区域出现纵向顺筋裂缝；局部腐蚀剥落露筋，钢筋锈蚀严重；4.据业主介绍桥下净高不足，梁底经常受到车辆的撞击刮蹭，现场也发现有撞车混凝土剥落痕迹。二、编制依据及维修对策 2.1 编制依据 1.现场实地查看 2.混凝土结构加固设计规范（GB50367-20_6）3.公路桥梁加固设计规范（JTG/TJ22-2022）、 4.
4、公路桥梁加固施工技术规范（JTG/TJ23-2022）5.公路桥涵养护技术规范（JTGH11-20_4）6.公路养护安全作业规程（JTGH30-20_4）2.2病害治理出发点和维修对策 2.2.1病害治理出发点：1.原有T梁裂缝主要原因是由表面渗漏水反复侵蚀和保护层厚度不足引起表面大面积龟裂，属于非结构裂缝；而底板剥落露筋主要是保护层厚度不足，水侵入之后引起钢筋锈蚀膨胀，导致保护层混凝土崩裂；而跨中位置有两处也非结构裂缝，属于混凝土收缩引起。2.碳纤维布粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝土的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细
5、微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。原有T梁保护层厚度不足，加上大面积龟裂，和梁底钢筋锈蚀，用碳纤维加固既能很好的适应T梁表面形状，对梁面进行全面围护，一方面对保护层不足起到很好的弥补，封闭混凝土裂缝，保护梁体内部免受侵蚀；另一方面对底板钢筋锈蚀引起钢筋有效工作截面减少起到补足和加强。3.不增加恒载及断面尺寸：碳纤维布的自重仅为20_300gm2，设计厚度为0.1110.167mm，加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微，可忽略不计。同时，碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求，碳纤维布可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方
6、式所难以比拟的。本工程采用碳纤维布加固对原截面的几何尺寸影响几乎没有，满足了梁体耐久性加固要求、增大了梁体承载力，保证了桥下净空。4.梁体裂纹主要有水反复侵蚀和保护层厚度不足引起。而碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时，其寿命也较长。因而碳纤维布加固法，在不利环境下较其它方法更显出其优异性。5.采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤，不影响原有结构正常使用。碳纤维布加固补强系采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏，更可避免钻孔时与
7、结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的问题。6.碳纤维加固前，首先要对基面进行清理，彻底清理表面松动、空鼓混凝土；然后对钢筋除锈，涂抹除锈转化剂；再涂抹一层渗透结晶，封闭原有混凝土基面，阻止水分进一步侵蚀梁体内部，保证结构稳定和耐久性;另一方面要对裂缝进行处理。7.由于原有梁体受渗漏水反复侵害严重，最后整体涂刷一层防水防盐害保护剂。2.2.2具体维修处理对策：由于本桥处于市区的交通繁忙路段，因此要求交通封闭的时间要尽可能短，同时由于该桥建于上世纪80年代，当时采用的技术标准相对较低，因此要求加固时尽量不增加旧桥的荷载。为此，本工程采用了碳纤维布加固的方案。T梁梁肋底板和侧板采用纵向碳纤维满
8、粘，增大梁体纵向强度，保护整个梁体；跨中部位采用碳纤维横向满粘，增大梁体横向箍筋受力，抵抗桥下撞车带来的危害。1、腐蚀剥落处理具体步骤：FH-B8001桥隧养护机高压水射流基面处理对裸露钢筋采用喷砂除锈涂刷FH-C_锈转化剂进行防锈处理出现剥落松散区域混凝土涂刷FH-CTR1防腐剂（渗透结晶）涂抹FH-HY20无机聚合物砂浆进行保护层修复 2、裂缝处理步骤：小于0.2mm的龟裂裂纹涂刷裂缝封闭胶封闭 大于0.2mm的结构裂缝进行灌胶处理 基层处理黏结注射端口涂抹封缝连接注射管注射FH-DD裂缝胶 3、粘贴碳纤维处理步骤：粘贴碳纤维可适当加大浸渍胶水量，保证碳纤维和梁面粘结密实，防止车辆刮蹭时碳
9、纤维被刮剥落 粘贴碳纤维处理步骤：基面细部处理涂刷底胶找平胶修补涂刷浸渍胶粘贴FH-E21碳纤维涂刷面胶养护梁整体涂刷防FH-CRG盐害保护剂 4、梁体整体涂刷一层FH-CRG防水防盐害保护剂。5、建议设置4.90米限高架，这样就能对桥梁做到刚性的、彻底的预防车辆刮蹭保障，以免梁体受过大撞击和伤害。6、粘贴碳纤维加固范围示意图：2.3碳纤维的优点 CFRP的特点可归纳如下：（1）抗拉强度一般为15001900 MPa，高的可达24003000MPa，顺纤维方向其抗拉强度是普通钢筋的8倍，与高强预应力筋相近；（2）弹性模量高，约为2.35 _ 103MPa，与钢材相近；（3）疲劳性能优良，根据瑞
10、士联邦材料实验研究所对 19丝缆索的测试，当平均应力为 550 MPa时，20_万次循环荷载应力幅度可达900MPa，高出钢材3倍；（4）重量轻，比重约为1.56g/cm3，仅为钢材的1514倍，便于施工安装；（5）抗腐蚀性能好；（6）热膨胀系数低，纵向丝 0.6 _ 10-6，横向丝 35_10-6。（7）应力应变曲线呈线性分布，破坏形式呈脆性；（8）具有很强的可设计性；施工方便：碳纤维布柔软，对被补强物没有形状要求，无需预制材料、大型施工机械和现场固定设施，工期短。（9）非磁性；（10）各向异性，抗剪和抗多轴向力强度低；（11）耐高温；（12）强度低；2.4粘贴碳纤维力学性能和钢筋比较 2
11、.4.1碳纤维性能规范规定f0.007或其极限拉应变的较小值，即其容许抗拉强度fp=Eff1680MPa 2.4.2碳纤维与钢筋强度比较Q235钢的抗拉强度fsd=195MPafp/fsd=8.6即粘贴一层300g/m2(厚0.167mm)碳纤维1m宽，相当于增加了14.36cm2（3根25）I级钢筋，或2根25级钢筋 三、施工工艺 3.1混凝土腐蚀剥落处理具体步骤 3.1.1、清除表面松动混凝土，钢筋除锈防锈，以及表面清洗 准备好FH-B8001桥隧养护机，水泵，发电机，黄砂或石英砂等 （1）将桥隧养护机高压水射流位置安装在水泵附近，确认工作段在可操作范围。将水泵与发电机电连接，出水端与多功
12、能养护机进水口对接，抽水端放入运水车水箱中，并要求一人时刻检查水供应情况，保证水泵不空吸。机械师连接高压管线与多功能养护机的枪把和枪头，完毕后开机调试FH-B8001桥隧养护机。准备好黄沙或石英沙（要求干燥，直径在2mm以下），如果砂用完及时搬运补充，保证吸砂管吸砂充足。（2）在喷沙除锈前首先对桥梁松动混凝土进行缺陷探测式处理，使得不再有松动混凝土悬于梁体，去除失效、疏松混凝土。首先使用桥梁多功能养护机对压力保持在300bar以上，使用其高压的水射流对整个梁体进行缺陷探测式处理，要求不得有剩余的松动混凝土，然后再施工多功能养护机的喷沙除锈功能，使用喷沙枪头，对外露钢筋进行喷沙除锈处理要求去处钢
13、筋表面锈皮，达到翻新目的。（3）将多功能养护机装上扇形喷枪，对桥梁表面进行清洗。清洗先由梁体两侧，由上往下清洗，然后再清洗梁底、桥台。（4）检查是否还有松动混凝土未清除，检查是否有钢筋锈蚀未除干净，如有遗漏部位，立即重新处理。3.1.2、钢筋锈转化防锈处理 在上述基面处理步骤施工完毕后，钢筋表面因水沙除锈后会有一定的反锈现象发生，待钢筋表面水干后，对钢筋表面涂刷FH-C_防锈剂，直接涂刷在钢筋表面，防止钢筋表面再锈。在涂刷防锈剂后，钢筋表面颜色会发生变化，由锈黄色转为黑色，可以利用颜色的色差检查钢筋表面是否有漏涂防锈剂，如果有，应当补刷。3.1.3、涂抹混凝土防腐剂 （1）涂抹混凝土防腐剂（准
14、备好FH-CTR1防腐剂、毛刷和滚筒等）。表面处理（前述已经完成此工作）。用毛刷或滚筒涂抹FH- CTR1防腐剂，涂刷顺序首先在梁体两侧由上至下，往一个方向进行，然后再对梁底涂刷，使用量在0.6/。注意均匀涂抹，零度以上施工，不要接触到眼睛或者皮肤。检查是否有漏刷、少刷现象，及时对其进行补刷。涂抹30分钟以后才能进行下道工序施工。（2）注意事项 施工中要求涂层厚度均匀、无空白。不能在小于5C的温度下施工。在养护期间内应避免受到暴风、暴晒、雨淋以及负温受冻。用料配比：FH-CTR1应根据施工方法按下列配合比（体积比）加水配置：当FH-CTR1作为涂刷使用时，材料：水=5：2（体积比）或材料：水=
15、7.4：2（重量比）。当FH-CTR1作为喷涂使用时，材料：水=5：3（体积比）或材料：水=7.4：3（重量比）。涂料应均匀搅拌，并严格做到随混合随施工，拌制好的涂料，从加水时起计算，材料宜在20分钟内用完，在施工过程中，应不时的搅拌混合料。并严禁向已经混合好的粉料中另外加水。3.14、涂抹FH-HY20聚合物砂浆对保护层和缺陷修补 1、聚合物砂浆的拌制，按质量比用磅秤称取FH-CR聚合物砂浆和水（质量比FH-CR比水为100比15至20），搅拌34分钟。2、根据脱落部位的厚度，如果厚度在1cm以下，一次性涂抹修复。如果厚度在1cm以上，应当分多次修复，间隔时间在6小时以上。应注意以下事项：（1）初次打设完毕后对其养生6个小时，直接洒水养护，保持表面湿润。（2）中间层打设，打设顺序同初次一样，打设厚度在13cm。（3）最后要求对表面整理平整，厚度在0.51cm厚，要求打设平整，尽量恢复截面原状。（4）对于修复完毕后的构件，应当及时组织养护保养施工，对于遭受阳光照射强烈或风干严重的地方，应当考虑使用表面封闭材料如湿布、塑料薄膜或直接使用养护剂代替人工养护。对于人工养护的构件，养护时间不得少于35天。聚合物砂浆修补缺陷 修补完成 3.2裂缝处理措施 FH-B8001裂缝清洗处理检查裂缝宽度及走向粘接注胶嘴
