FRP在桥梁建筑加固中的应用
发布日期：2013-07-21 20:11:16 浏览量：1249
纤维增强聚合物是一种高强材料，最早应用于航空航天等高科技领域。近年来在土木工程领域中的研究与应用得到了迅速发展。较之传统的结构加固方法，纤维加固技术是一种新型高效的加固修复技术，它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。这项加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将纤维片材粘贴于混凝土表面，从而达到结构补强及改善受力性能的目的。
其中采取加固的方法提高桥梁承载力、抗弯能力、抗剪能力、荷载等级等是最经济、最简单和最适用的措施，依据不同的桥梁现状和加固要求可以采取不同的方法。
几种桥梁加固常见方法
1、加大截面加固法
加大截面法，也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重，能够提供更高的承载力。通常情况下，以加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主。
2、预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固，其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件，以梁身为锚固体，通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力，以抵消结构本身的自重，减少车辆荷载作用下的应力，能够减少梁体出现过多的裂缝，以及减小裂缝宽度。预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱，但在实践中桥梁墩柱加固也很少采用这种方法。
3、外部粘钢加固法
外部粘钢加固法是一种采用化学粘结剂将钢板直接粘贴在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体，以提高承载力、增大延展性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。
4、粘贴FRP加固法
粘贴FRP加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料，用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面，使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。
目前，结构工程中常用的FRP材料有玻璃纤维（GFRP）、碳纤维（CFRP）和芳纶纤维（AFRP）3种，其中以碳纤维增强复合材料（CFRP）应用居多。
碳纤维加固施工现场
碳纤维增强复合材料（CFRP）
碳纤维布纤维方向分为单向和双向2种，其中以单向布应用为主。碳纤维布具有高的强度重量比和刚度重量比率、良好的抗疲劳性及高的耐久性、耐腐蚀、热膨胀系数低等特点。
当被加固的桥梁结构处于特殊环境时，应根据具体情况选用其他防护材料。目前，粘贴碳纤维布加固方法往往辅以裂缝灌浆、封闭等方法。
与其他加固方法相比，碳纤维布加固技术的优势主要体现在：高强高效，可设计性强；基本不改变原结构外观，不会对原结构造成损害；运输储存、施工更方便、快捷，容易保证施工质量而且后期维护费用低；其化学结构稳定，在耐候性、腐蚀性以及抗疲劳性能等方面更加突出。但应用此法对桥梁进行加固时，应充分考虑纤维的方向布置，合理的材料连接方式、连接尺寸、连接位置粘结材料的性能指标。尤其是施工过程的质量控制，一定要按正常的施工程序进行，否则会影响桥梁加固效果。
碳纤维加固特点
强度高
与传统的混凝土结构加固技术相比，碳纤维布加固法具有很明显的优越性：碳纤维材料具有优异的物理力学性能，其抗拉强度高于普通钢材的10倍，极适合于钢筋混凝土结构的加固补强；其轻质柔软，适用面广，施工便捷，尤其是可在不中断交通时进行加固施工；加固厚度小，可不增加原结构的恒载，特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强；同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性等。
不增加恒载及断面尺寸
碳纤维布每平米自重仅为200～300g，设计厚度为0.111—0.167毫米，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。根据补强加固的要求，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式所难以比拟的。
施工简便
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。
对原结构不产生新的损伤
碳纤维布加固补强系采用碳纤维胶粘结材料进行粘贴，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，更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的问题。
能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维布(片)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微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性
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（200年）。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。
不影响结构的外观
碳纤维布的厚度很薄，粘贴固化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料，而不影响结构的外观。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://www.lubanwang.com/a_20130721201141.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
其中采取加固的方法提高桥梁承载力、抗弯能力、抗剪能力、荷载等级等是最经济、最简单和最适用的措施，依据不同的桥梁现状和加固要求可以采取不同的方法。
几种桥梁加固常见方法
1、加大截面加固法
加大截面法，也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重，能够提供更高的承载力。通常情况下，以加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主。
2、预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固，其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件，以梁身为锚固体，通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力，以抵消结构本身的自重，减少车辆荷载作用下的应力，能够减少梁体出现过多的裂缝，以及减小裂缝宽度。预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱，但在实践中桥梁墩柱加固也很少采用这种方法。
3、外部粘钢加固法
外部粘钢加固法是一种采用化学粘结剂将钢板直接粘贴在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体，以提高承载力、增大延展性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。
4、粘贴FRP加固法
粘贴FRP加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料，用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面，使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。
目前，结构工程中常用的FRP材料有玻璃纤维（GFRP）、碳纤维（CFRP）和芳纶纤维（AFRP）3种，其中以碳纤维增强复合材料（CFRP）应用居多。
碳纤维加固施工现场
碳纤维增强复合材料（CFRP）
碳纤维布纤维方向分为单向和双向2种，其中以单向布应用为主。碳纤维布具有高的强度重量比和刚度重量比率、良好的抗疲劳性及高的耐久性、耐腐蚀、热膨胀系数低等特点。
当被加固的桥梁结构处于特殊环境时，应根据具体情况选用其他防护材料。目前，粘贴碳纤维布加固方法往往辅以裂缝灌浆、封闭等方法。
与其他加固方法相比，碳纤维布加固技术的优势主要体现在：高强高效，可设计性强；基本不改变原结构外观，不会对原结构造成损害；运输储存、施工更方便、快捷，容易保证施工质量而且后期维护费用低；其化学结构稳定，在耐候性、腐蚀性以及抗疲劳性能等方面更加突出。但应用此法对桥梁进行加固时，应充分考虑纤维的方向布置，合理的材料连接方式、连接尺寸、连接位置粘结材料的性能指标。尤其是施工过程的质量控制，一定要按正常的施工程序进行，否则会影响桥梁加固效果。
碳纤维加固特点
强度高
与传统的混凝土结构加固技术相比，碳纤维布加固法具有很明显的优越性：碳纤维材料具有优异的物理力学性能，其抗拉强度高于普通钢材的10倍，极适合于钢筋混凝土结构的加固补强；其轻质柔软，适用面广，施工便捷，尤其是可在不中断交通时进行加固施工；加固厚度小，可不增加原结构的恒载，特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强；同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性等。
不增加恒载及断面尺寸
碳纤维布每平米自重仅为200～300g，设计厚度为0.111—0.167毫米，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。根据补强加固的要求，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式所难以比拟的。
施工简便
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。
对原结构不产生新的损伤
碳纤维布加固补强系采用碳纤维胶粘结材料进行粘贴，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，更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的问题。
能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维布(片)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微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性
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（200年）。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。
不影响结构的外观
碳纤维布的厚度很薄，粘贴固化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料，而不影响结构的外观。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://www.lubanwang.com/a_20130721201141.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
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