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碳纤维加固结构构件技术原理

外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材，通过二者协同受力，达到加固目的。碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。

配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，碳纤维加固价格，并且共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。

加固修复混凝土结构所有碳纤维材料主要为两种：碳纤维材料与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍，而弹性模量与钢材相当，某些(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料。

采用碳纤维布加固具有的优点

由于碳纤维材料优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构中可以提高混凝土结构及构件的承载力和延展性，改善其受力性能，达到加固修补的目的。施工便捷，工效高，无湿作业，不需大型施工机具，施工占用场地少。

粘贴碳纤维材料加固修补混凝土结构可适用于各种结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等)的加固修补，且不改变结构形状，这是目前任何一种结构加固方法所不1可比拟的。

根据有关统计资料，同为粘贴加固工法，粘贴碳纤维材料是粘贴钢板施工工效的4-8倍。具有较好的耐腐蚀性能及耐久性。试验表明，碳纤维材料加固混凝土结构有良好的耐腐蚀性和耐久性，可以抗御建筑物经常遇到的酸、碱、盐对结构物的腐蚀，适用面广。

尤其重要的是，对于一些大型桥梁桥墩、桥板以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等，采用旧的加固手段几乎无法实施，而采用该项加固技术都能顺利解决，施工质量易保证。

杭州杭固建筑特种工程有限公司是一家融工程加固技术研究、设计、咨询、优化与施工于一体的高新技术企业。

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加固施工方案

1.裂纹修补。首先对大于0.02mm的裂纹进行标识，沿裂纹方向切“V”型槽，宽2cm，深1cm.埋设压浆咀，强度达到要求后，压注环氧树脂。待环氧树脂凝固后，去除环氧胶泥，抽检压浆饱满情况。

2、施工放样。根据原主梁悬浇施工的特点：梁体的外轮廓尺寸、预应力束定位、钢筋及预埋件位置均以与底板底面相对位置控制，故本加固工程以原各施节段前端底板底面分中点连线为桥中心控制线。腹板扦钉孔高程控制按设计图要求控制与主梁顶板底面倒角处相对尺寸。横隔梁水平孔放样时横桥向尺寸以实测桥中线尺寸为基准放样，高程以梁体顶桥底面为基准面控制相对位置，辅以至梁底板底面距离校核（确认避开横梁内预应力束）。

3.钻孔

　　 1）腹板加固φ27mm扦钉孔采用冲击钻电锤成孔，钻头直径为φ27mm。全桥共计钻φ27孔43262个。设计钻孔深度15cm，考虑到钻头锥度，成孔时钻尖深度应不小于15.5cm。钻孔时采取措施控制深度，不得损伤预应力筋。待孔内干燥后，植入φ16mm“L”型扦钉，用环氧胶泥填充密实。

　　 2）竖向预应力孔施钻避碰原有预应力措施：竖向预应力筋孔（φ40mm）、混凝土灌注孔（φ82mm）、振捣孔（φ56mm）均采用130型金刚取芯机成孔，钻头直径分别为φ40mm、φ82mm、φ56mm。全桥腹板加固共需钻φ40m孔1840个，φ56mm孔432个，φ82mm孔392个，原结构主梁为三向预应力体系，预应力束（筋）布置较密，钻孔均在预应力束间隙内进行，即使放样施工位置准确，原桥本身预应力安装也存在偏差。特别是在墩中心0号块内纵向预应力束中心距为200mm，原预应力束采用φ外85mm波纹管，φ82mm混凝土灌注孔与原预应力束理论间隙仅16mm，对放样及施工要求尤为严格。因此在钻孔过程中根据实际情况进行调整显得极为重要。

　　 因主梁原预应力束过于密集，要求钻孔精度很高，为保证钻孔时不钻断预应力束，钻孔均采用熟练工人操作，正式开钻前先组织工人试钻，并给工人讲解原预应力束的位置，做到心中有数。同时加强工人对钻机性能知识的培训，加强人对钻机定位方法的培训，加强工人对钻机给尺进尺的培训。钻孔时当钻机钻深在9-23cm时应注意力集中，注意手感和听觉，发现卡钻或钻机晃动时，及时停机察明原因；应及时取芯观测钻孔的实际情况。

4.新老混凝土结合措施

　　 在原有结构上加浇新混凝土，如何保证结合面的传力是关键，为此采用新老混凝土结合面凿毛，且每隔一定距离植扦钉的方法。为保证后浇混与原腹板很好地结合，以达到共同受力，原腹板内侧及加厚腹板范围内的上下倒角混面要凿毛，凿毛时须首先去除有碍新老混凝土结合的杂物，凿除裂缝压浆时封闭的表面环氧胶泥，拆除压浆咀，剥除封闭胶带，最后对原混凝土面进行凿毛，凿毛率要求达到95%。灌注前应将结合面上灰尘及杂质清理干净，并用水冲洗风干。

　　 加强新老混凝土结合的另一措施是植扦钉。腹板上布置有梅花型扦钉，间距约为30cm，扦钉为L型；与外侧箍筋焊连，上下倒角布置扦钉，碳纤维加固公司，间距约为20cm，扦钉为直筋，要求与外侧箍筋焊连；加固腹板端部布置扦钉间距为20cm，扦钉为L型，要求与加固腹板外侧水平筋焊连。扦钉采用φ16mm钢筋弯制，植入所钻φ27mm的扦钉中，植入深度为15cm，碳纤维加固施工，用环氧胶泥锚固。

杭州杭固建筑特种工程有限公司是一家融工程加固技术研究、设计、咨询、优化与施工于一体的高新技术企业。

要求

1)桥梁的技术改造与加固工程通常要求在不中断交通或尽量少中断交通的条件下进行，要求施工工艺简便，碳纤维加固，施工速度快、工期短，尽量减少交通堵塞。

2)施工现场狭窄、拥挤，常受原有结构的制约，应合理安排工序。

3)补强加固施工常对原结构及相邻结构构件产生不利影响，应尽量减少对原结构的破坏，对于确无利用价值的构件则应报废、拆除。

4)拆除、清理原结构的工作量较大，工程较烦琐、零碎，存在许多不安全因素，要求施工人员注意操作安全，加强施工质量、施工管理工作。

5)技术改造与加固的方案拟订要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以确保新、旧结构的共同工作，使加固后的结构达到安全、可靠、耐久的目标。