CN102660927A

CN102660927A - 一种碳纤维抗震加固桥墩的方法

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Publication number: CN102660927A
Application number: CN2012100813243A
Authority: CN
Inventors: 陈兴冲; 丁明波; 吴刚; 范增昱; 张鹏翔; 刘伟博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明涉及一种碳纤维抗震加固桥墩的方法，其步骤是a.墩身表面处理；将墩身表面凹凸不平处采用内含纤维高强砂浆填补，抹平。b.墩身涂上环氧树脂胶，作为找平层；c.墩身粘贴纵向碳纤维布；d.粘贴横向碳纤维布；e.等纵横碳纤维上的胶完全凝固后，桥墩根部处理，f.承台植筋打混凝土。本发明通过粘贴纵向碳纤维布来抵抗较大的拉应力，遏制横向裂缝的发展，横向碳纤维布能有效约束核心混凝土压碎，提高抗剪能力。然后通过在墩身根部及承台搭接处的碳纤维表面采用钢板压条进行处理，在承台的表面碳纤维搭接长度内进行植筋打混凝土处理，提高桥墩受力的整体性，达到抗震加固的目的。本发明抗震加固技术操作流程简单，施工方便，不占空间，不增加结构的附加荷载，加固效果较好。

Description

一种碳纤维抗震加固桥墩的方法

技术领域

本发明属于工程抗震加固技术领域，具体说是一种用碳纤维加固桥墩，提高桥墩结构的抗震性能，从而抵御地震的破坏。

背景技术

桥梁一般是为跨越沟谷、河川，或为跨越某些交通障碍而建，其在交通运输中起到重要作用。一旦发生地震，抗震能力不足的桥梁将会发生严重破坏，甚至倒塌，致使交通中断，运送货物受阻，带来巨大次生灾害，这在近些年来的地震中都有例证。然而，桥墩作为桥梁的主要承重部位，当发生地震时，其最先接受地震的检验，因此，对一些既有的抗震不足的桥墩或已经遭受到地震破坏的桥墩，很有必要进行抗震加固。在现桥梁加固工程中，有外包混凝土增大截面法、粘钢法、改变结构体系加固法等加固技术，但这些加固方法工艺施工较复杂，还主要局限于修补结构破损部位、约束裂缝扩展、提高结构强度等功能，并没有涉及到针对提高结构的抗震性能方面，对结构整体受力性能提高并不是很完善。

发明内容

为了克服现有加固技术普遍存在的局限性，在本发明提供一种碳纤维抗震加固桥墩的方法。该方法通过墩身粘贴纵横向碳纤维布和墩根部处理，增强桥墩承重能力的同时，又达到提高抗震性能的效果。

本发明的目的是这样实现的：

一种用碳纤维加固桥墩抗震的方法，其步骤是：

a.墩身表面处理。将墩身表面凹凸不平处采用(内含纤维)高强砂浆填补，抹平；

b.处理墩身表面后，涂上环氧树脂胶，作为找平层；

c.墩身粘贴纵向碳纤维布，并在碳纤维布上抹上一层环氧树脂胶；

d.等纵向碳纤维布上的胶完全凝固后，再粘贴横向碳纤维布，并在碳纤维布上抹上一层环氧树脂胶；

e.等纵横碳纤维上的胶完全凝固后，桥墩根部及承台上搭接的碳纤维采用钢板压条处理，钢板通过锚栓固定在墩上，拧紧螺母；

f.承台植筋打混凝土。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1、本发明对需要加固的桥墩包裹两层碳纤维布，纵向粘贴的碳纤维布能起到受力纵筋一样作用，提高桥墩受力性能，横向粘贴的碳纤维布起到箍筋一样的作用，能有效约束核心混凝土，增强墩柱的受压性能，提高抗剪作用。

2、对桥墩根部连接处及承台上搭接粘贴的碳纤维布采用钢板压条进行处理，钢板通过螺栓固定在墩上，拧紧螺母。对承台上搭接的碳纤维布范围内进行植筋，然后打混凝土处理，经试验验证，效果理想，能有效抑制根部碳纤维布的剥离，较大提高桥墩抗震性能。

3、本发明施工工艺简单，不占用空间，不需特殊养护条件，不增加结构荷载，加固效果显著。

附图说明

图1是粘贴纵向碳纤维的效果图。图1-a为正面投影，图1-b为侧面投影，图1-c为俯视图。

图2是粘贴横向碳纤维的效果图。图2-a为正面投影，图2-b为侧面投影。

图3是粘贴固定钢板压条的效果图。图3-a为墩身钢板压条，图3-b为承台钢板压条。

图4是根部新增混凝土体积的效果图。图4-a为承台植筋正面投影图，图4-b为承台植筋侧面投影，图4-c为承台植筋俯视图，图4-d为承台新打混凝土效果图。

图5是墩身加固前、后的力-位移骨架曲线图。

图6是墩身加固前的力位移滞回曲线图。

图7是墩身加固后的力位移滞回曲线图。

图中：①-纵向碳纤维布；②-横向碳纤维布；③-螺栓(固定钢板压条用)；④-钢板压条；⑤-混凝土；⑥-带弯钢筋(新增混凝土中)；⑦-箍筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案再作进一步说明：

实施例

一种碳纤维抗震加固桥墩的方法，包括：

①墩身表面处理

将桥墩需要粘贴碳纤维的表面打磨平整。根据抗震设计规范确定需要加固范围，在加固范围内，若有表面有凹凸较大，或是有较宽裂缝，应该用内含纤维高强砂浆进行填补，在桥墩根部出现混凝土压坏情况下，应将根部混凝土砸掉，补上高强砂浆。若是矩形桥墩，应将四个角打磨成2-3cm的倒圆角，以利于碳纤维布的粘贴及受力。并在承台表面保证最少20cm的碳纤维布搭接长度，保证根部碳纤维在荷载作用下不致剥离

②刷底胶

墩身表面处理后，在打磨好的表面刷上一层底胶——环氧树脂胶，形成找平层，并渗入混凝土中利于受力。在刷胶时应注意尽量使各处胶的厚度均匀，不能出现有没刮上胶的小孔洞，特别要注意倒圆角处。刷完胶后要注意防护，避免污物将胶弄脏而影响加固效果，抹完底胶后应注意遮盖。以后每抹一层胶都应做好保护措施。

③粘贴纵向碳纤维布

等底胶凝固之后，开始再刷胶粘贴纵向碳纤维2。在粘贴碳纤维布时，应注意刮刀力度及刮抹方向，不要使碳纤维布表面出现褶皱的情况，碳纤维布要轻拿轻放，不能折叠，以免使纤维断掉而失效。尽量不要出现空鼓的情况，若出现较多小空鼓情况，应用注射器等工具往里灌胶，如果空洞较大(在3cm以上)，应将空鼓处割开灌胶。相邻两块碳纤维布的搭接处最少保证7cm以上的搭接长度，搭接部位尽量不要布置在倒圆角处。纵向碳纤维布粘好后再抹上一层胶，保证碳纤维布被环氧树脂胶完全浸润(见图1)。

④粘贴横向碳纤维布

待纵向碳纤维布1表面的胶凝固后，开始抹胶粘贴横向碳纤维布2。从墩底开始向上粘贴，技术要求及施工标准跟粘贴纵向碳纤维布一样。只是在相邻两块碳纤维布之间不需要有搭接，每块横向包裹的的碳纤维布首尾要保证15cm以上的搭接，并且每块的搭接位置要相互错开。在包裹完横向碳纤维后要刷上一层胶，以使碳纤维被环氧树脂胶完全浸润(见图2)。

本发明抗震加固方法所述粘贴碳纤维浸渍胶性能指标：

本发明抗震加固方法所述碳纤维布性能指标：

序号	检验项目	单向织物(布)高强度I级
			1	抗拉强度标准值	≥3400MPa
2	受拉弹性模量	≥2.4×10⁵MPa
			3	伸长率	≥1.7％

⑤墩根部处理

为保证粘贴的碳纤维布与桥墩整体受力，不致在根部受力最大处出现较快剥离，对根部碳纤维采用钢板压条4将其压住，钢板压条4通过光圆钢筋抽丝加工而成螺栓3来固定的。即在清理干净的空洞(深度≥7cm)灌入环氧树脂胶，并植入螺栓3，后安上钢板，在贴住墩身面抹上一定胶，固定住，待环氧树脂胶凝固后再拧上螺帽，从而将钢板牢固固定在桥墩上(见图3)。

⑥承台植筋打混凝土

首先是在承台表面打上一定间距的空洞(深度≥15cm)，待处理干净后灌入环氧树脂胶，植入加工好的带直角弯钩的钢筋6，带弯钢筋6上绑扎箍筋7，等环氧树脂胶硬后新打上一定高度的混凝土5，新打混凝土5里植上钢筋6，增加才行墩身受力的整体性，并进行养护(见图4)。

实验例

试验中，加固前的桥墩在加载到40KN时候就产生明显裂缝，80KN时墩底混凝土被压碎，到91KN达到极限水平承载力。若采用碳纤维布加固后的桥墩加载到60KN才开始有部分碳纤维剥离，承台有微小的裂缝，最大水平承载力达到177KN。从图5的力位移骨架曲线图(虚线为加固前，实线为加固后)可以看到：本发明能明显提高桥墩的地震承载力及桥墩延性。

图6为未加固桥墩的力位移滞回曲线，图7为加固后桥墩的力位移滞回曲线。图6和图7进行的对比，可以明显看出加固后桥墩的力位移滞回曲线比较饱满，墩身的承载力及延性都得到较大提高，说明桥墩的抗震性能得到很大改善。

Claims

1.一种碳纤维抗震加固桥墩的方法，其步骤是：

a.墩身表面处理，将墩身表面凹凸不平处采用内含纤维高强砂浆填补，抹平；

b.处理墩身表面后，涂上环氧树脂胶，作为找平层；

c.墩身粘贴纵向碳纤维布(1)，并在碳纤维布上抹上一层环氧树脂胶；

d.等纵向碳纤维布上的胶完全凝固后，再粘贴横向碳纤维布(2)，并在碳纤维布上抹上一层环氧树脂胶；

e.等纵横碳纤维上的胶完全凝固后，桥墩根部碳纤维采用钢板压条(4)处理，钢板(4)通过螺栓(3)固定在墩上，拧紧螺母；

f.承台植筋打混凝土(5)。