桥梁快速加固工程中CFRP材料的应用分析
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摘要：随着我国经济的飞速发展，我国的汽车运输业也在不断的发展，汽车日益大型化、重型化，交通量逐年增加，给现有公路桥梁造成了越来越大的压力。加之按旧标准设计施工的桥梁，其承载力严重不足。据统计，这类桥梁约有5500座。为使这些旧桥能继续发挥其承载作用，需对其进行加固。目前，关于混凝土桥梁加固方法主要有压力灌浆法、喷射砂浆法、桥面补强层加固法、梁下部截面增强法、钢板粘结法、增设纵梁法、改变结构体系加固法、预应力加固法等。本文根据作者多年工作经验就桥梁快速加固工程中cfrp材料的应用进行了简单的阐述。
关键词：桥梁快速加固工程；CFRP材料；应用
中图分类号：K928文献标识码： A
Abstract: with the rapid development of China's economy, China's transportation industry is also in constant development, automobile increasingly large, heavy-duty, traffic volume has increased year by year, caused by the increasing pressure to the existing highway bridges. And the bridge is designed according to the old standard construction, the insufficient bearing capacity. According to statistics, there are about 5500 of this kind of bridge. To make these old bridge can continue to play its role, need to be strengthened. At present, about concrete bridge reinforcement method mainly has the pressure grouting, spraying mortar method, bridge deck reinforcement method of reinforcement, beam lower section enhancement method, steel bonding method, additional longitudinal beam method, the structure system change reinforcement method, prestressed strengthening method. Based on the author's years of experience on fast bridge reinforcement application of CFRP materials engineering are described.
Keywords: strengthening of bridges CFRP material; application
1 碳纤维增强复合材料加固桥梁的优点
CFRP材料加固桥梁优点显著，使用CFRP材料加固结构主要是将其粘贴在或者是植入结构组织的受拉区表面，通过使用其超高性能抵抗结构中承受的拉应力。和粘贴钢板加固工程相比，粘贴CFRP材料加固桥梁具有以下几方面的特点：（1）施工操作便利，不需要使用一些大型的工程机械，对环境要求不高，占用施工场地面积较小。（2）效率高强度高。其自身强度较高，在加固修补混凝土结构操作中此项优点能够完好发挥。强化结构的组织应力，改变受力方式，完成高效加固的修补目标。此项操作受抗震加固与补强方面的意义十分重大。（3）良好的耐腐蚀性与耐久性，通过相关的研究实验证明，CFRP材料在加固修补混凝土结构时耐腐蚀性与耐久性较强，对于强酸盐碱物质的抵抗能力较强。（4）施工质量有保证，因为CFRP材料在固化之前较为柔软，就算是加固的结构表面并不平整，基本上也可以实现100%的有效粘贴率。除此之外就算是粘贴固化之后，发现表面存有气泡，修补起来也是非常的方便，只需要将树脂注射进气泡当中，占据气泡的空间就可以了。但是粘贴钢板却难以达到有效的100%的粘贴率。（5）加固成本低，经过相关研究证明，使用CFRP材料取代传统钢板的桥梁加固，能够节约大概1/4的资金成本。
2 CFRP材料在桥梁加固工程中的应用
2.1 CFRP材料加固工艺的操作要点。虽然CFRP材料加固工艺并不复杂，但是对于施工要求却相当严格，其主要的施工要点包含了以下几方面的内容：（1）进行加固工作前需要了解各项加固结构的详细参数，因为不同的参数对构件极限的承载力以及破坏程度都有较大影响，只有掌握了各种数据，设计工作才能够保证井然有序。（2）在实际工作的结构加固操作中，纤维是一次受力，有相应的应变滞后现象，所以在进行加固组织结构施工的过程中需要根据设计的相关要求减轻负重，抵消或者降低组织构件已经出现的裂缝与变形，提高碳纤维的利用效率，保证碳纤维能够在最短的时间内加入到实际的工作中去。（3）混凝土表面的处理程度会对加固的效果产生的影响。可以选择使用钢丝刷对混凝土的表面进行清理，除去灰尘以及混凝土碎屑，露出新鲜的混凝土面；使用砂轮机将表面完成打磨操作，并且除去剩下的混凝土粉末，在底层涂上一层粘结剂，涂抹之前需要先用丙酮将其清洗一遍。（4）涂底层胶。在混凝土基面干燥之后，对其涂上一层底胶，保证底胶能够渗进混凝土表面的空隙当中，确保碳纤维和混凝土之间的结合紧密程度。一般在选择面积时，需要保证使用标准量对厚度进行相应的控制，使用毛刷和滚筒把底部的胶均匀的覆抹在混凝土的表面，在涂抹操作结束之后，大致7天以后开展下一步操作。（5）粘贴CFRP材料。把CFRP根据之前设计好的尺寸进行裁剪，裁剪完成之后粘贴在树脂的涂层之上，使用滚轮或者橡皮刮刀按着纤维自然方向用力进行推平，把当中的气泡消除，保证碳纤维材料能够完全融合在树脂中，在一些连接部位，需要保证兼顾程度，因此需要多涂刷一些。除此之外，施工人员需要注意的是，在粘贴CFRP时，一定要将混凝土的基面擦洗干净，粘结剂需要均匀的涂刷，粘贴的过程中配合滚轮进行来回的滚实，保证不会出现起鼓的现象。
2.2 CFRP材料运用在我国的桥梁加固工程中。我国真正开始使用CFRP材料在桥梁加固工程中，是从上个世纪90年代后期开始的。分析这些年的应用情况，可以发现CFRP材料用在桥梁工程的频率越来越多。像南京机场路高架桥空心板的补强修复以及卢沟新桥的补强修复等等。所以，伴随着碳纤维材料广泛使用在桥梁结构加固工程上，我们需要更多的碳纤维材料加固理论支撑实际的操作。
3 CFRP材料在实际桥梁工程运用中存在的问题
因为我国使用这项技术发展的时间较短，不管是经验或是数据理论都有待加强，这些客观原因造成CFRP材料在桥梁工程中的应用还有各种问题需要解决，总结主要的问题有以下几点：
3.1 CFRP的抗疲劳问题。特别是纤维薄布和砼组织界面的疲劳破坏与环境影响问题。现如今关于这项问题的研究在国际上还只是处于刚刚起步的阶段，我国对于这项问题的研究也是近两年开始入手操作。
3.2 CFRP材料的老化问题。CFRP材料在大气下暴晒，或者受到了液体的浸泡和化学物质的侵蚀等等，会出现老化情况，这种老化会造成力学性能出现变化，因此研究出防止CFRP材料老化措施也是一项重点难点问题。
3.3 准则的确定。现如今我国在碳纤维材料加固修补工作中，没有一整套统一的理论，以至于这项新的技术在推广过程中遭遇到相对严重的问题。因为没有统一的规章，各项理论都是零散存在，造成推广过程中阻力十分明显。
3.4 研制新型产品。因为碳纤维和玻璃纤维相比，延展性不强，有较强的脆性，所以需要研究出碳纤维和其他纤维材料混合的新型纤维材料，不但能够增加组织结构的抗变形能力，提升其操作的延展性，而且因为其他纤维材料的成本不高，加固的成本也就可以明显降低。
总而言之，碳纤维材料使用在桥梁工程应用中还存在着一系列的问题需要深入研究，将这些问题攻克后能够在理论操作和实际工程中都有更加长远的发展和改善。
4 CFRP材料在加固工程中的应用前景
和传统的桥梁加固方式相比，CFRP材料加固桥梁操作中，施工更加的便利，而且适应性能更强，抗腐蚀能力好，基本上不会增加自身结构的重量，不会造成原组织结构的损坏。这些优良技术会给桥梁加固修补带来巨大的变革，为桥梁加固工程开辟出更多更新的产业道路，保证桥梁加固技术能够取得长远的进步。另外，我国最近几年地震频发，震后粘贴碳纤维片材加固以及在震前就使用CFRP材料完成抗震性能的提升，能够良好的抵御地震带来的影响。伴随着CFRP材料性价比的稳步提升，以及各项操作工艺的成熟，未来的桥梁加固建设中，CFRP材料使用的范围将会越来越大。
5 结束语
我国碳纤维加固桥梁技术发展的时间还很短，但是其优势是显而易见的，未来桥梁加固工程中使用CFRP材料是历史的必然需求。但是因为现如今我国的设计标准还不全面，所以，需要更加深入的研究此项技术，保证CFRP加固技术能够为工程建设提供更大的支持。
参考文献
[1] 刘沐宇，李开兵，陈开利.CFRP在桥梁加固工程中的应用研究[J].黑龙江工程学院学报.2012，16（04）.
[2] 陈晓军，付言丹.CFRP材料在桥梁加固工程中的应用[J].桥梁建设.2011，05（13）.