復(fù)合材料在建橋及修補(bǔ)加固橋梁方面的應(yīng)用

張瑩

摘 要： 復(fù)合材料是由纖維加強(qiáng)材料、樹脂以及填充物和增加劑組成的合成材料。在合成材料中，纖維具有很高的強(qiáng)度和抗拉性，而樹脂又具備了較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和粘合度，能夠提升整個材料在建橋方面的承載能力。填充物可以有效降低生產(chǎn)成本降低材料收縮對工程質(zhì)量的影響，而增加劑則可以改善復(fù)合型材料的力學(xué)性能和物理形成，在橋梁建設(shè)方面有著廣泛的應(yīng)用前景。本文主要結(jié)合實(shí)際情況，就復(fù)合材料在建橋以及修補(bǔ)和加固方面的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，希望通過本次研究對同行所有助益。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料 建橋 橋梁加固 應(yīng)用

中圖分類號：U444 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0318-01

橋梁建造、維護(hù)、修補(bǔ)以及升級改造是提升橋梁的使用壽命和橋梁工程建設(shè)施工的重要問題。而在這些工程施工建設(shè)中積極應(yīng)用復(fù)合型材料能夠顯著提升橋梁的強(qiáng)度、耐腐蝕性和熱膨脹率。目前復(fù)合型材料逐漸應(yīng)用到橋梁建設(shè)、修補(bǔ)加固等領(lǐng)域之中，應(yīng)用效果顯著。本次主要結(jié)合作者多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，就復(fù)合型材料在橋梁建設(shè)以及修補(bǔ)加固等方面的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，希望通過本次研究對更好的提高橋梁施工質(zhì)量有一定幫助。

一、復(fù)合材料在建橋方面的應(yīng)用分析

1.應(yīng)用橋梁密封

橋梁維護(hù)和監(jiān)測是橋梁一個十分重要的組成部分，在橋梁檢測過程中存在的主要問題是：必須容易維護(hù)，否則橋梁將會被關(guān)閉，影響到橋梁車輛通行，而對于跨度較大的橋梁來說，密封性的成本比較大?，F(xiàn)階段對于橋梁還沒有比較完善的質(zhì)量監(jiān)測手段，使得一些使用時間比較長的橋梁損害比較嚴(yán)重。而在橋梁維護(hù)和監(jiān)測過程中用用復(fù)合材料對橋梁進(jìn)行密封，不僅可以顯著降低橋梁維護(hù)和監(jiān)測的人工和資金成本，而且還有利于對橋梁的性狀進(jìn)行優(yōu)化，保證最小的氣動荷載。

2.應(yīng)用于橋面建設(shè)施工

在橋梁橋面施工建設(shè)過程中，增強(qiáng)鋼筋由于雨雪引起的腐蝕現(xiàn)象是混凝土橋面性能退化的主要原因，橋面反復(fù)的結(jié)冰和解凍過程會進(jìn)一步降低橋面的使用壽命。而在橋面施工過程中應(yīng)用復(fù)合材料可以大大解決上述存在的問題。復(fù)合材料可以用于混凝土橋面的加固材料和模具材料，復(fù)合材料應(yīng)用到橋面施工還可以大大縮短施工周期，可以顯著提升橋面的耐久性，維護(hù)比較方便。目前，復(fù)合材料應(yīng)用到橋面施工的結(jié)構(gòu)主要有三種類型，一種是FRP位于平面的結(jié)構(gòu)，一種可以改變形狀的FRP增強(qiáng)棒料，還有一種是特制的拉擠工藝實(shí)現(xiàn)的FRP結(jié)構(gòu)形式。這三種結(jié)構(gòu)在國外的橋梁建設(shè)中都進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)，并且取得了很高的應(yīng)用效果。此外，還有一種應(yīng)用比較廣泛的結(jié)構(gòu)是帶有模壓鋼板的混凝土復(fù)合材料橋面結(jié)構(gòu)形式，在這個結(jié)構(gòu)中模壓鋼板作為建筑結(jié)構(gòu)的永久性模板并且作為固體水泥的拉伸增強(qiáng)體。

二、復(fù)合材料在橋梁修補(bǔ)加固方面的應(yīng)用分析

1.施工工藝分析

復(fù)合材料在橋梁修補(bǔ)加固施工中的應(yīng)用主要包含了以下幾方面內(nèi)容：首先，做好施工前的準(zhǔn)備工作，明確好施工范圍，做好需要修補(bǔ)和加固橋梁的清理工作，保證施工能夠順利進(jìn)行；其次，做好混凝土基底處理。將其中存在的雜質(zhì)、塵土全部清理出去，并做好分基底切割工作，確保施工質(zhì)量；再次，基底清理完畢后，用實(shí)現(xiàn)制備好的材料對基底進(jìn)行涂刷，這個過程一定要細(xì)致，然后將復(fù)合材料粘貼到涂料上，對橋梁的局部進(jìn)行修補(bǔ)；第四，上述工作做好之后，需要讓其自然養(yǎng)護(hù)24小時；最后，涂裝。這個環(huán)節(jié)是整個修補(bǔ)和加固工作成敗的關(guān)鍵，因此每道工序粘貼過程中都要保證緊密粘貼。在粘貼之前對原裝結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理十分關(guān)鍵，要盡可能的保證其表面平順，減少粘貼后發(fā)生鼓包現(xiàn)象，對于鼓包這方面的檢查一定要細(xì)致，按照國外國家的要求，對于鼓包直徑大于10mm，小于300mm的每平米不能超過10個，如果超過或者鼓包直徑超過30mm則視為不合格，需要進(jìn)行修補(bǔ)。在修補(bǔ)過程中應(yīng)該結(jié)合具體的工況采用合適的方法進(jìn)行，可以向鼓包內(nèi)注入樹脂，或者用環(huán)切刀注入樹脂。

2.應(yīng)用案例分析

最早將復(fù)合材料應(yīng)用到橋梁修補(bǔ)加固工程的國家是瑞典。上個世紀(jì)九十年代末期，在瑞典的伊巴赫橋加固時應(yīng)用了復(fù)合材料。該橋總長度為228m，是多跨連續(xù)箱梁，存在損壞的橋梁長度為39m，原計劃使用鋼板對其加固，后來改為使用CFRP板進(jìn)行加固。在施工過程中一共使用了兩塊1.75mm*50mm*5000mm的CFRP板和一塊2mm*150mm*5000mm的CFRP板，總重量為6.2公斤，橋梁加固后滿足承載需求。

3.復(fù)合材料在橋梁修補(bǔ)加固應(yīng)用過程中需要注意的幾點(diǎn)問題

首先，復(fù)合材料和混凝土材料之間的粘連度是影響橋梁承載能力的重要因素之一，因此，在橋梁修補(bǔ)加固中應(yīng)用復(fù)合材料一定要想盡辦法提高材料之間的粘合度。加強(qiáng)錨固是當(dāng)前應(yīng)該重點(diǎn)研究的領(lǐng)域；其次，復(fù)合材料抗剪強(qiáng)度比較低，延伸性不是很好，所以在應(yīng)用過程中一定要密切注意材料受力不均勻的現(xiàn)象，采取必要措施分散材料的受力程度；其次，復(fù)合材料在空氣老化速度比較快，因此，橋梁加固修補(bǔ)過程中應(yīng)用復(fù)合材料一定要考慮到老化問題，在材料外觀設(shè)置保護(hù)層是比較好做法；最后，我國橋梁加固修補(bǔ)應(yīng)用復(fù)合材料沒有完善的施工標(biāo)準(zhǔn)和制度，因此，就要求各個部門積極研究，建立統(tǒng)一的設(shè)計和施工規(guī)范。

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