CN113216016B - 基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 - Google Patents
基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113216016B CN113216016B CN202110518450.XA CN202110518450A CN113216016B CN 113216016 B CN113216016 B CN 113216016B CN 202110518450 A CN202110518450 A CN 202110518450A CN 113216016 B CN113216016 B CN 113216016B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- reinforced carbon
- bearing structure
- fiber resin
- resin plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 115
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 115
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 113
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 6
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 6
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 5
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims description 5
- AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tris[(dimethylamino)methyl]phenol Chemical compound CN(C)CC1=CC(CN(C)C)=C(O)C(CN(C)C)=C1 AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 4
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 14
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 6
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 206010011376 Crepitations Diseases 0.000 description 1
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法。本发明方法，包括如下步骤：对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂；在承重结构维修区域内打孔；待树脂固结后在其上面铺设强化碳纤维树脂板；将预设数量的碳纤维集束插入钢管中，将其插入孔洞中，孔洞内灌注固结树脂，碳纤维集束的接头通过固定螺栓固定于强化碳纤维树脂板的交点上，完成内织网结构体系的构建，之后，在强化碳纤维树脂板表面覆盖水泥混凝土。本发明建立了强化碳纤维树脂板加固梁体的内织网体系。本发明可以完成对地震高风险地区的老旧桥梁结构进行维修与加固，同时保持桥梁的梁壁厚度基本不增加。
Description
技术领域
本发明涉及地震灾害高风险地区的钢筋混凝土旧桥桥梁梁体结构加固领域，尤其涉及基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板(CFG板)及碳纤维集束的内织网法旧桥承重结构加固方法。
背景技术
我国现存的桥梁大部分为建国后所建，设计使用寿命一般为40年。钢筋混凝土桥梁是城市建设及社会运行的重要组成部分，但是随着钢筋混凝土桥梁的长时间服役，由于外部应力、温度变化、钢筋锈蚀、混凝土收缩、地基沉降等原因，桥梁的承重结构体系会出现一定数量的、粗细不等的裂缝，如果不妥善解决这些裂纹造成的桥梁载重能力减弱，特别是对于地震灾害高风险地区，必将会极大的影响桥梁的使用寿命及运行安全。
目前，通过碳纤维树脂板对桥梁结构体系进行加固的技术主要有两类：即粘贴法与预应力加固法。粘贴法即把碳纤维树脂版粘贴到建筑的梁体结构上以达到对结构体系进行加固的目的。第二种是预应力加固法，即通过在桥梁梁体或箱体梁内部拉伸各种碳纤维树脂板，并将施展预应力后的碳纤维树脂板通过特殊的锚固系统将预应力传达到需要被增加强度的梁体结构上，以达到增强梁体强度的目的。该方法对于桥梁结构体系加固明显，但是需要对各类碳纤维树脂板在加工过程中进行拉伸，同时锚固的施工难度也较大，对施工技术要求高的特点，同时各种辅助材料与构件等因素也会出现在碳纤维树脂板在长时间服役后出现锚固松弛的情况。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法。本发明采用的技术手段如下：
一种基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，包括如下步骤：
对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂；在承重结构维修区域内打孔；
待树脂固结后在其上面铺设强化碳纤维树脂板，所述强化碳纤维树脂板根据现场实际情况截断重组为方格网形式，所有相交处进行锚固，进而形成强化碳纤维树脂板模块，相邻模块之间的交界处涂抹硅胶材料并安装有弹簧；
将预设数量的碳纤维集束插入钢管中，将其插入孔洞中，之后，孔洞内灌注固结树脂，碳纤维集束的接头通过固定螺栓固定于强化碳纤维树脂板的交点上，完成内织网结构体系的构建，之后，在强化碳纤维树脂板表面覆盖水泥混凝土。
进一步地，对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂前，还需对拟修补梁体区域的表面进行预处理，具体地，对拟修补梁体区域的表面进行凿毛、锯切处理，运用机械形成平整的粗糙面，凿毛凹凸差≥3mm，进而形成粗糙界面，随后用高强度水枪进行清洗梁体表面浮渣及尘土，待晾干后，对粗糙面使用丙烯酸树脂进行预设量的喷涂。
进一步地，基于如下公式计算承重结构维修区域内的内织网细孔孔洞密度
其中，k表示分成N个子区域的具体某个子区域的标号，b＝1,2,3表示三个主应力的方向，
表示碳纤维束的需用应力，
为树脂的需用应力，包括需用拉应力
和需用压应力
表示工况l情况下，树脂和碳纤维束复合材料在j点出的平均应力，
当
时，
当
时，
其中，
表示工况l情况下复合材料的主应变。
进一步地，打孔间距及位置应躲开原有梁体钢筋骨架，对在裂隙较多的部位布置上下两排孔洞，对于裂缝小的区域布置四排孔洞，孔洞直径为15cm±5cm，孔洞在梁体受拉区进行布置。
进一步地，所述固结树脂为环氧树脂NPEI-127、环氧树脂HY、固化剂AS、稀释剂501和促进剂DMP-30的混合物。
进一步地，内织网结构体系的构建之后，还包括如下步骤：
对于内织网体系的两侧强化碳纤维树脂板模块，使用强力粘结剂把1cm厚钢板粘贴于桥梁承重结构下部，粘贴好后设置反力块，通过千斤顶在厚钢板与反力块之间施加0.05～0.1MPa的压力并在室外常温下固化24小时以上，随后撤出千斤顶与反力块，最后将钢板与梁体底面使用螺栓进行锚固；
对于强化碳纤维树脂板模块的上缘，使用L型钢板并运用同样的流程进行锚固；
最后，清除钢板表面污垢和锈斑，在钢板外露面上涂刷亚硝酸钠阻锈漆。
进一步地，所述在强化碳纤维树脂板表面覆盖水泥混凝土具体包括如下步骤：
使用工程用手持吹风机除去桥梁承重结构外部浮灰，表面晾干后，首先涂抹打底聚合物砂浆，所述聚合物砂浆包括水泥砂、粉末状聚合物和水，随后运用喷涂机把混合聚醋酸乙烯乳液的混凝土砂浆喷涂在梁体表面，施工温度为5°～40°之间，如果室外温度不符合该条件，将停止施工；
当室外温度在20°～40°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在半个小时以上；
当室外温度在5°～20°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在两个小时以上并视混凝土的硬化程度而定。
进一步地，还包括养护的步骤，具体地，覆盖水泥混凝土后，向梁体表面喷涂聚合乳胶基型养护剂，待成膜后24小时后再次喷涂第二遍养护剂，每平方面喷涂用量5-7kg；养护剂喷涂完成后，对梁体进行塑料膜包封，养护至少25天后，除去表面塑料膜。
进一步地，喷涂第三遍养护剂，用量提高到每平米10kg。
进一步地，采用自然养护方式，使用硅烷浸渍防腐剂涂抹于梁体表面，涂刷两遍，两遍时间间隔至少为12小时，使用总用量为每平米400～500ml。
本发明具有以下优点：
1、建立了强化碳纤维树脂板(CFG板)加固梁体的内织网体系。该体系运用强化碳纤维树脂板(CFG板)使梁体两侧形成的模块体系作为基础支撑，在其中按照规则在原有结构钢筋下方打入多组碳纤维集束。整个完整的强化碳纤维树脂板内织网加固体系可以完成对地震高风险地区的老旧桥梁结构进行维修与加固，同时保持桥梁的梁壁厚度基本不增加。
2、本发明所构建的高地震风险地区强化碳纤维树脂板(CFG板)桥梁承重结构加固体系，充分的对新的建筑修补材料进行了利用，在方法上，拓展了以往各种树脂板对老旧桥梁承重结构的加固方法。本发明可以显著的增强钢筋混凝土桥梁裂缝区域的强度，尤其对于老旧桥梁，可以显著的延长桥梁的使用年限，增强桥梁的安全性。特别是对于位于地震灾害高风险地区的桥梁、建筑老旧承重结构的加固。
3、广泛适用于各种新建桥梁和老旧桥梁的承重结构及体系加固，本发明对现状梁体形状没有特殊要求，技术适用范围广泛，方法具有可拓展性。可以对老旧桥梁承重结构破坏区域直接进行修复，改进了以往使用碳纤维树脂板进行维修与加固的弊端。修复方法简单、易行，基本不增加承重结构厚度。
4、本发明对施工水平要求一般，施工方便简单，费用花费可以节省15％左右。
综上，本发明除了对碳纤维树脂板自身材料性能上有很大提升外，对现状梁体的情况没有特殊要求，梁体全外露，半外露都可适用。对施工技术要求较低，费用也比已存在的两种方法降低15％左右。既能满足功能需要，又能降低工程费用，同时也可以再次加固碳纤维板与桥梁的稳固性，增强桥梁的抗压能力。因此，本发明尤其具有科学性和先进性，有广阔的应用前景，值得推广。本发明针对老旧桥梁承重结构因年久失修产生的裂纹进行加固的一种先进的科学技术方法。本发明同时可以应用于桥梁、隧道、建筑等多个相同结构承重体系的加固，尤其适用于高地震风险的地区。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明强化碳纤维树脂板(CFG板)模块结构示意图。
图2为本发明强化碳纤维树脂板(CFG板)模块与模块之间连接技术简图。
图3为本发明内织网技术梁体立面图。
图4为本发明实施例中内织网技术梁体剖面图，其为打入4个细孔的示意图。
图5为本发明实施例中内织网技术梁体剖面图，其为打入2个细孔的示意图。
图6为本发明锚固螺栓技术主视图。
图7为图6的A-A剖视图。
图8为内织网加固体系上下两端固定方式施工简图。
图中：1、强化碳纤维树脂板；2、锚固点；3、硅胶；4、弹簧；5、碳纤维打孔点；6、开裂区；7、固结树脂；8、碳纤维集束；9、丙烯酸树脂；10、梁体钢筋骨架；11、锚固螺栓Ⅰ；12、强化碳纤维树脂版模块；13、含聚醋酸乙烯乳液的混凝土砂浆；14、空心钢管；15、六角螺栓；16、厚钢板；17、锚固螺栓Ⅱ；18、锚固螺栓Ⅲ。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，包括如下步骤：
对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂9；在承重结构维修区域内打孔；
待树脂固结后在其上面铺设强化碳纤维树脂板1，所述强化碳纤维树脂板根据现场实际情况截断重组为方格网形式，所有相交处进行锚固，进而形成强化碳纤维树脂板模块12，相邻模块之间的交界处涂抹硅胶材料并安装有弹簧；
将预设数量的碳纤维集束8插入空心钢管14中，将其插入孔洞中，之后，孔洞内灌注固结树脂，碳纤维集束的接头通过固定螺栓固定于强化碳纤维树脂板的交点上，完成内织网结构体系的构建，之后，在强化碳纤维树脂板表面覆盖2公分水泥混凝土。
如图8所示，如果桥梁梁体四周两个对应的表面上外露并符合施工条件，则在其上进行铺设强化碳纤维树脂板(CFG板)进而形成内织网结构体系；如果梁体三个表面均可以施工，则只在相对应的两个表面上进行施工，对于梁体底面，则通过粘贴厚钢板并加固，厚钢板16的宽度两边分别超过强化碳纤维树脂板模块的厚度并预留出锚固螺栓Ⅱ17的锚固空间，整体底部结构可以对两边强化碳纤维树脂板模块进行托举，以保证整个内织网体系的稳固。对于梁体上缘部分，则通过铺设L型钢构件，并分别在L型钢构件的两端使用锚固螺栓Ⅲ18进行锚固。
本实施例选用的强化碳纤维树脂板(CFG板)是日本三菱化学公司针对桥梁修补与加固所发明的一种新型建筑材料，通过对融合一定树脂材料的碳纤维进行直接拉伸所制成。其除具有材料重量轻的特点外，还具有优异的强度与刚度特性、施工方便、材料成本低等特点。目前，市场上的成品强化碳纤维树脂板以成卷的形态出现，其长度尺寸可以根据现场实际情况进行加工。宽度与厚度的尺寸主要为：50mm(宽)*1.2mm(厚)、100mm(宽)*2.0mm(厚)、100mm(宽)*4.0mm(厚)等多种。
各种碳纤维板是近年来国内外研究的重点，其中包括预应力碳纤维板(CFRP板)、强化碳纤维树脂板(CFG板)等。其中强化碳纤维树脂板(CFG板)是各类碳纤维板中最新的产品。是由碳纤维混合一定比例树脂纤维一体拉伸成型所形成的板材，对比原有的各类碳纤维板具有树脂不泛白，板身强度分布更加均匀、树脂长时间不变形的特点。
把强化碳纤维树脂板(CFG板)粘贴在各种承重结构上，可以大幅的提高桥梁承重结构裂纹区域的强度，赋予混凝土一定的延展性，防止混凝土的易碎开裂。无论在新桥建设或者旧桥维护时，均可以对桥梁易出现裂缝区进行强化或维修。
本发明整体施工流程如下：
步骤1、对拟修补梁体区域的表面进行预处理，具体地，对拟修补梁体区域的表面进行凿毛、锯切处理，运用机械形成平整的粗糙面，凿毛凹凸差≥3mm，进而形成粗糙界面，随后用高强度水枪进行清洗梁体表面浮渣及尘土，待晾干后，对粗糙面使用丙烯酸树脂进行预设量的喷涂。本实施例中，喷涂厚度在1cm左右，以起到原有桥梁混凝土的目的。
步骤2、根据原有桥梁结构图，按桥梁的现实损坏程度及内织网打孔公式计算进行打孔5，打孔间距及位置应躲开原有梁体钢筋骨架10，对于开裂区6内，在裂隙较多的部位布置上下两排孔洞，对于裂缝小的区域横向布置四排孔洞，孔洞直径为15cm±5cm，本实施例中，孔洞直径为15cm左右，最大不超过20cm。孔洞在梁体受拉区进行布置，从而增加构件抗拉应力。
具体在承重结构维修区域内打入的细孔密度，根据内织网技术的发明特点。本发明首先将维修目标区域划分成N个子区域，以不同区域的拉应力与压应力进行加权得出主应力大小及方向，把碳纤维集束、固结树脂等受力元素纳入考虑范围。
基于如下公式计算承重结构维修区域内的内织网细孔孔洞密度
其中，k表示分成N个子区域的具体某个子区域的标号，b＝1,2,3表示三个主应力的方向，
表示碳纤维束的需用应力，
为树脂的需用应力，包括需用拉应力
和需用压应力
表示工况l情况下，树脂和碳纤维束复合材料在j点出的平均应力，
当
时，
当
时，
其中，
表示工况l情况下复合材料的主应变。上述公式具有计算数据精确、符合实际情况、充分考虑应力种类及方向的特点。
如图3所示，对于一定范围内的承重结构表面区域，如果现状裂纹较少、梁体损坏，可以考虑横向打入多条细孔，例如可以横向打入图4所示的4个细孔剖面；图5所示，如果现状裂纹较多、梁体损坏较大、只在上下桥梁源钢筋下面横向打入2个细孔，中间插入碳纤维集束。为了保证整体承重体系平衡，打入的细孔数量应为偶数对。
步骤3、孔洞完成后，强化碳纤维树脂板(CFG板)按照现场实际情况裁剪长度，并4个一组组成强化碳纤维树脂板(CFG板)模块。具体地，如图1所示，本实施例中，把强化碳纤维树脂板(CFG板)按照0.5米～2米的长度进行截断，然后进行十字形排列进而组成方格网形式，所有相交处的锚固点2进行锚固进而形成强化碳纤维树脂板模块。模块按照水平与纵向两个方向在老旧桥梁承重结构表面进行黏贴铺设。如图2所示，强化碳纤维树脂板模块与模块之间的交界处涂抹一层硅胶3材料并安装小弹簧4，以使整个模块体系之间受力均匀，稳固。
步骤4、在中空钢管中插入多根碳纤维束，然后钢管与炭纤维束一并插入孔洞中，插好后，在细孔中及钢管空隙中注入固结树脂7，本实施例中，所述固结树脂为环氧树脂NPEI-127、环氧树脂HY、固化剂AS、稀释剂501和促进剂DMP-30的混合物。具体组成比例如下：环氧树脂NPEI-127(40％)、环氧树脂HY(17％)、固化剂AS(19％)、稀释剂501(15％)、促进剂DMP-30(9％)，注满直至外泄为止，钢管直径采用8cm，钢管表面刷防锈漆并穿过强化碳纤维树脂板(CFG板)模块的交界处，如图6、图7所示，钢管端点用锚固螺栓Ⅰ11和六角螺母15拧紧。
步骤5、为了固定已经完成内织网体系的两侧强化碳纤维树脂板模块，使用强力粘结剂把1cm厚钢板粘贴于桥梁承重结构下部，粘贴完成后由施工人员轻敲击钢板，如无空洞声，则表示粘贴完好。如果出现空洞声，则需要摘下厚钢板重新进行粘贴。粘贴好后设置反力块，通过千斤顶在厚钢板与反力块之间施加0.05～0.1MPa的压力并在室外常温下固化24小时以上，随后撤出千斤顶与反力块，最后将钢板与梁体底面使用螺栓进行锚固，用以托住强化碳纤维树脂板模块；
对于强化碳纤维树脂板模块的上缘，使用L型钢板并运用同样的流程进行锚固；
最后，清除钢板表面污垢和锈斑，在钢板外露面上涂刷亚硝酸钠阻锈漆。
步骤6、进行整个桥梁承重结构的外部清理，
首先使用工程用手持吹风机除去桥梁承重结构外部浮灰，表面晾干后，首先涂抹4mm打底聚合物砂浆，所述聚合物砂浆包括水泥砂、粉末状聚合物和水，其配比为水泥砂(75％)：粉末状聚合物(5％)：水(15％)，随后运用喷涂机把混合10％聚醋酸乙烯乳液的混凝土砂浆13喷涂在梁体表面，施工温度为5°～40°之间，如果室外温度不符合该条件，将停止施工；
当室外温度在20°～40°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在半个小时以上；
当室外温度在5°～20°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在两个小时以上并视混凝土的硬化程度而定。
步骤7、向梁体表面喷涂聚合乳胶基型养护剂，待成膜后24小时后再次喷涂第二遍养护剂，每平方面喷涂用量5-7kg；养护剂喷涂完成后，对梁体进行塑料膜包封，养护至少25天后，除去表面塑料膜。
在条件较差的地区可以考虑喷涂第三遍养护剂，用量提高到每平米10kg。
步骤8、采用自然养护方式，使用硅烷浸渍防腐剂涂抹于梁体表面，涂刷两遍，两遍时间间隔至少为12小时，使用总用量为每平米400～500ml。
本发明属于土木工程专业，主要针对加固老旧桥梁承重结构使用的碳纤维板(CFG板)。随着长时间使用，桥梁的承重结构由于长期承受荷载，梁体会产生一定数量的裂纹，进而导致桥梁整体的老化。本发明依托于强化碳纤维树脂板(CFG板)并在老旧桥梁结构体系中打入多个碳纤维集束，进而形成内织网结构体系并固定于梁体结构表面的强化碳纤维树脂板(CFG板)上。本发明是使用强化碳纤维树脂板(CFG板)对承重结构重新加固的一种先进的科学技术方法，本方法同时可以应用于其他相同结构类型，例如：隧道、建筑等承重结构体系的加固上。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂；在承重结构维修区域内打孔；
待树脂固结后在其上面铺设强化碳纤维树脂板，所述强化碳纤维树脂板根据现场实际情况截断重组为方格网形式，所有相交处进行锚固，进而形成强化碳纤维树脂板模块，相邻模块之间的交界处涂抹硅胶材料并安装有弹簧；
将预设数量的碳纤维集束插入钢管中，将其插入孔洞中，之后，孔洞内灌注固结树脂，碳纤维集束的接头通过固定螺栓固定于强化碳纤维树脂板的交点上，完成内织网结构体系的构建，之后，在强化碳纤维树脂板表面覆盖水泥混凝土；
基于如下公式计算承重结构维修区域内的内织网细孔孔洞密度
其中，k表示分成N个子区域的具体某个子区域的标号，b＝1,2,3表示三个主应力的方向，
表示碳纤维束的需用应力，
为树脂的需用应力，包括需用拉应力
和需用压应力
表示工况l情况下，树脂和碳纤维束复合材料在j点出的平均应力，
当
时，
当
时，
其中，
表示工况l情况下复合材料的主应变；
内织网结构体系的构建之后，还包括如下步骤：
对于内织网体系的两侧强化碳纤维树脂板模块，使用强力粘结剂把1cm厚钢板粘贴于桥梁承重结构下部，粘贴好后设置反力块，通过千斤顶在厚钢板与反力块之间施加0.05～0.1MPa的压力并在室外常温下固化24小时以上，随后撤出千斤顶与反力块，最后将钢板与梁体底面使用螺栓进行锚固；
对于强化碳纤维树脂板模块的上缘，使用L型钢板并运用同样的流程进行锚固。
2.根据权利要求1所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，对梁体外表面喷涂丙烯酸树脂前，还需对拟修补梁体区域的表面进行预处理，具体地，对拟修补梁体区域的表面进行凿毛、锯切处理，运用机械形成平整的粗糙面，凿毛凹凸差≥3mm，进而形成粗糙界面，随后用高强度水枪进行清洗梁体表面浮渣及尘土，待晾干后，对粗糙面使用丙烯酸树脂进行预设量的喷涂。
3.根据权利要求1所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，打孔间距及位置应躲开原有梁体钢筋骨架，对在裂隙较多的部位布置上下两排孔洞，对于裂缝小的区域布置四排孔洞，孔洞直径为15cm±5cm，孔洞在梁体受拉区进行布置。
4.根据权利要求1所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，所述固结树脂为环氧树脂NPEI-127、环氧树脂HY、固化剂AS、稀释剂501和促进剂DMP-30的混合物。
5.根据权利要求1所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，
钢板锚固后，清除钢板表面污垢和锈斑，在钢板外露面上涂刷亚硝酸钠阻锈漆。
6.根据权利要求1或5所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，所述在强化碳纤维树脂板表面覆盖水泥混凝土具体包括如下步骤：
使用工程用手持吹风机除去桥梁承重结构外部浮灰，表面晾干后，首先涂抹打底聚合物砂浆，所述聚合物砂浆包括水泥砂、粉末状聚合物和水，随后运用喷涂机把混合聚醋酸乙烯乳液的混凝土砂浆喷涂在梁体表面，施工温度为5°～40°之间，如果室外温度不符合该条件，将停止施工；
当室外温度在20°～40°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在半个小时以上；
当室外温度在5°～20°之间时，喷涂混凝土砂浆之间的时间间隔控制在两个小时以上并视混凝土的硬化程度而定。
7.根据权利要求6所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，还包括养护的步骤，具体地，覆盖水泥混凝土后，向梁体表面喷涂聚合乳胶基型养护剂，待成膜后24小时后再次喷涂第二遍养护剂，每平方面喷涂用量5-7kg；养护剂喷涂完成后，对梁体进行塑料膜包封，养护至少25天后，除去表面塑料膜。
8.根据权利要求7所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，喷涂第三遍养护剂，用量提高到每平米10kg。
9.根据权利要求7所述的基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法，其特征在于，采用自然养护方式，使用硅烷浸渍防腐剂涂抹于梁体表面，涂刷两遍，两遍时间间隔至少为12小时，使用总用量为每平米400～500ml。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110518450.XA CN113216016B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110518450.XA CN113216016B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113216016A CN113216016A (zh) | 2021-08-06 |
| CN113216016B true CN113216016B (zh) | 2021-12-31 |
Family
ID=77095292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110518450.XA Expired - Fee Related CN113216016B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113216016B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10196132A (ja) * | 1997-01-14 | 1998-07-28 | Toda Constr Co Ltd | 壁付き柱の耐震補強構造 |
| ES2256501T3 (es) * | 2001-06-19 | 2006-07-16 | Leonhardt, Andra Und Partner Beratende Ingenieure Vbi Gmbh | Anclaje tensor para miembros de traccion en forma de banda en la construccion. |
| CN201495789U (zh) * | 2009-09-18 | 2010-06-02 | 北京筑福建筑事务有限责任公司 | 采用粘贴碳纤维布与碳纤维销钉加固的砌体结构 |
| CN103866991A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-06-18 | 河海大学 | 一种修复剪力墙时防止玄武岩纤维布和混凝土剥离的方法 |
| CN105625197A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-01 | 武汉理工大学 | 一种基于钢板-预应力碳纤维板的混凝土梁抗弯加固方法 |
| CN105781143A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 华北水利水电大学 | 一种利用frp加固混凝土剪力墙的装置及方法 |
| CN107476594A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-15 | 上海电力设计院有限公司 | 一种加固结构及加固方法 |
| CN210239208U (zh) * | 2019-04-16 | 2020-04-03 | 江苏交通工程咨询监理有限公司 | 一种钢筋混凝土梁底粘贴碳纤维板材的锚固结构 |
| CN110984620A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 扬州大学 | 一种形状记忆合金预应力u型箍—frp加固混凝土梁及其施工工艺 |
| CN211923632U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-11-13 | 南京高延科技新材料有限公司 | 一种高延性混凝土纤维网格布加固砖柱装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001032532A (ja) * | 1999-07-26 | 2001-02-06 | Sato Benec Co Ltd | コンクリート構造物におけるせん断耐力補強方法 |
| CN201593326U (zh) * | 2008-10-13 | 2010-09-29 | 刘亮红 | 突发强烈地震或强风暴来临时紧急避险的综合防护装置 |
| CN108411912A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-17 | 大连理工大学 | 一种锚杆压力注浆的便捷方法 |
| CN109972538B (zh) * | 2019-05-07 | 2024-04-19 | 南京林业大学 | 一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构与施工技术 |
| CN111236685A (zh) * | 2020-02-22 | 2020-06-05 | 陕西省建筑科学研究院有限公司 | 一种可双向加固结构构件的加固材料及其应用 |
-
2021
- 2021-05-12 CN CN202110518450.XA patent/CN113216016B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10196132A (ja) * | 1997-01-14 | 1998-07-28 | Toda Constr Co Ltd | 壁付き柱の耐震補強構造 |
| ES2256501T3 (es) * | 2001-06-19 | 2006-07-16 | Leonhardt, Andra Und Partner Beratende Ingenieure Vbi Gmbh | Anclaje tensor para miembros de traccion en forma de banda en la construccion. |
| CN201495789U (zh) * | 2009-09-18 | 2010-06-02 | 北京筑福建筑事务有限责任公司 | 采用粘贴碳纤维布与碳纤维销钉加固的砌体结构 |
| CN103866991A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-06-18 | 河海大学 | 一种修复剪力墙时防止玄武岩纤维布和混凝土剥离的方法 |
| CN105625197A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-01 | 武汉理工大学 | 一种基于钢板-预应力碳纤维板的混凝土梁抗弯加固方法 |
| CN105781143A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 华北水利水电大学 | 一种利用frp加固混凝土剪力墙的装置及方法 |
| CN107476594A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-15 | 上海电力设计院有限公司 | 一种加固结构及加固方法 |
| CN210239208U (zh) * | 2019-04-16 | 2020-04-03 | 江苏交通工程咨询监理有限公司 | 一种钢筋混凝土梁底粘贴碳纤维板材的锚固结构 |
| CN110984620A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 扬州大学 | 一种形状记忆合金预应力u型箍—frp加固混凝土梁及其施工工艺 |
| CN211923632U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-11-13 | 南京高延科技新材料有限公司 | 一种高延性混凝土纤维网格布加固砖柱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113216016A (zh) | 2021-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110318495B (zh) | 一种可拼装永久性模板叠合frp筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法 | |
| Khalid Heiza et al. | State-of-the art review: Strengthening of reinforced concrete structures–different strengthening techniques | |
| US6170105B1 (en) | Composite deck system and method of construction | |
| CN104675141B (zh) | 一种frp管约束水泥基复合材料加固墩柱结构 | |
| CN106836622B (zh) | 一种纤维复合材料多功能免拆模板及其制备方法 | |
| CN105625197A (zh) | 一种基于钢板-预应力碳纤维板的混凝土梁抗弯加固方法 | |
| CN107304634A (zh) | 一种高强不锈钢丝网增强ecc加固混凝土结构 | |
| Nordin | Fibre reinforced polymers in civil engineering: flexural strengthening of concrete structures with prestressed near surface mounted CFRP rods | |
| Jawdhari | Behavior of RC beams strengthened in flexure with spliced CFRP rod panels | |
| CN110056128B (zh) | 轻质装配式加劲箱槽型frp型材海砂混凝土梁 | |
| CN113216016B (zh) | 基于地震高风险地区的强化碳纤维树脂板内织网法旧桥承重结构加固方法 | |
| CN211776012U (zh) | 一种砌体墙的抗剪加固装置 | |
| Dawood | Fundamental behavior of steel-concrete composite beams strengthened with high modulus carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials | |
| CN110056117B (zh) | 波纹面空心frp型材海砂混凝土板结构 | |
| CN109112977B (zh) | 一种快速预应力加固桥梁梁体结构及方法 | |
| CN116657513A (zh) | 一种双曲拱桥裂缝加固结构及加固方法 | |
| CN114562118A (zh) | 用于损伤型框架梁的修复结构及方法 | |
| JP3875601B2 (ja) | 塩害を受けたコンクリート構造物の補修方法 | |
| CN210976324U (zh) | 预应力复材-超高性能混凝土组合梁 | |
| CN210766450U (zh) | 一种高强钢丝-纤维网格布加固桥梁结构 | |
| Wang et al. | Research progress of FRP in steel and masonry bridge structures reinforcement | |
| Rempel et al. | Extremely light and slender precast-bridge made out of textile-reinforced-concrete | |
| CN216865685U (zh) | 一种既有建筑楼梯通道抗震加强结构 | |
| CN116163470B (zh) | 一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法 | |
| Täljsten et al. | CFRP-strengthening-concrete structures strengthened with near surface mounted CFRP laminates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20210806 Assignee: Dalian Xidi Ecological Agriculture Co.,Ltd. Assignor: DALIAN University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980032237 Denomination of invention: Strengthening method of old bridge load-bearing structure based on reinforced carbon fiber resin plate inner woven mesh method in high seismic risk area Granted publication date: 20211231 License type: Common License Record date: 20230215 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211231 |