加固工程技术论文范文

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灌浆技术是通过高压喷射灌浆技术是借助高速射流（水、浆液或空气）直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料，受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹至凝结硬化，从而构成坚固的凝结体，成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技术措施。帷幕灌浆技术是在水利工程中重要的技术措施，帷幕灌浆主要是对水库坝基进行加固处理，对于减小大坝渗漏至关重要。 

2 高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用 

2.1高压喷射灌浆特点 

在传统的化学注浆法中进行改进，结合物理原理，演变成为高压喷射灌浆法。这种技术的施工过程首先要对灌浆地面进行打孔，将连接喷射头的输送管插入孔内，对灌输装置内施加20M帕以上的压力，触动开关，喷射出来的材料与破坏土质混合，形成新的加固材料，凝固在表层，达到除险加固目的。这种技术使用的原料浆液价格底料方便采取，喷射点集中，土质不易流失，使用设备简单便捷，不需要大型运输工具，运用物理方法进行材料送达，对周围生态环境不会产生影响。灌输孔尺寸结合实际情况拟定，不受限制，不会出现爆破大面积塌方的现象。 

2.2 调制高压喷射灌浆浆液 

浆液调配的主要材料是水泥，结合不同水库的实际险情情况，添加适量的外加剂。浆液中不能存在大颗粒物质，水与粘土的比例要经过科学计算。在混凝土浆液中添加减水剂或者促进凝固材料时，要先了解好其酸碱度和化学性质，避免出现与水库修筑材料发生腐蚀反应，形象结构稳定性。 

2.3 高压喷射灌浆技术要求 

运用高压喷射技术进行加固只需要在损坏的结构上钻取一个30mm至50mm的孔，这一过程看似简单实际操作时要格外小心，前期需要做好精准的测量划线，对作业时间严格控制，避免出现灌孔过深或者纵线倾斜的现象。有些区域需要连续加固，对孔的分布要科学合理。确保高压设备连接牢固再进行操作，按照施工顺序执行。新形成的加固层位置与喷射时喷头移动范围有关，要求技术人员有土木工程建筑的相关知识，了解设备性能，应对突况及时做出变动。实施多个运输管共同工作时，要选取合适的角度，对灌孔依次进行标记，避免出现重复操作的情况，确保加固工作高效稳定进展。 

2.4 高压喷射灌浆施工质量控制 

水坝加固除险工作完成后，需要对施工质量安全进行检验，混凝土浆液材质在注入后需要一段养生时间，通过这一时间磨具的封存，加固层可更稳固，水泥材料变的更坚固，所以安全监测工作不能在灌浆完成后即刻开展，要在达到规定时间后拆除塑料隔离层再进行，对施工进行全面检查。包括灌孔的分布位置，质检人员要有自己的科学标准，以此为依据展开工作。灌浆加固点多时，要进行抽样检查，随机选取总数量百分之七的孔进行测量，记录下孔的直径、纵向是否垂直，注入口呈不规则圆形或者处理粗糙均属于不合格现象。灌浆是否达标主要检测其凝固后结构的密实程度，将一定比例的混凝土材料延灌孔注入，额定时间内其流量如果超过比较量，则需要二次维护，灌浆施工不合格。完成工作任务后要对灌孔进行密封，检测工作随着工程开展阶段进行，确保各流程符合标准再进行收尾。 

3 帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的应用 

帷幕灌浆技术是将浆液直接注入在水库斜坡出现裂缝的建筑材料中，形成连续的保护结构，在使用中水就不会透过裂缝渗漏。帷幕顶部直接与坝体相连接，直至不接触水面的岩石层，形成一个保护系统，减小基层渗透水对坝边坡产生的压力。 

（1）钻孔间距。帷幕灌浆在钻孔时应按照设计规定，逐渐减小孔间距离，沿着破损表面横坐标逐步加密，距离控制在1.8m至2.2m之间。如果是双排或者多排孔在测量分布中，多数先对最下层进行施工，再钻取上层灌孔，完成后进行测量，选取中间位置实施多孔的安放。 

（2）帷幕灌浆材料。选取材料时要参照国家出台的标准，使用符合强度要求的浆料。设计人员要结合实际情况对灌注材料进行调配，适当的使用化工原料，但不能对水体产生污染。先将搅拌好的材料取少量灌入实验孔中，确保安全符合要求再开展施工。 

（3）施工工艺流程。进行帷幕灌浆要先设计孔位、钻孔，对有害裂缝进行清理，将施工部位与水隔离，前期准备工作完成后再进行材料的制作，这一过程要经历较长时间，正式实施灌注时要再次检查裂缝处是否洁净，不能留有垃圾。灌浆结束后要经历一段养护时间，再进行验收，确保其牢固程度符合标准后将灌孔密封，通常采用机械设备进行后期工作，条件不允许的现场也可人力进行代替，但要保证牢固性和平准度，不能出现缝隙。整个过程需要工程技术人员现场指导，按顺序进行。 

3.1 冲洗压力 

一般而言，冲洗水压是灌浆压力的80%，在压力值大于1MPa的时候，选用1MPa；冲洗风压是灌浆压力的50%，在压力值大于0.5MPa的时候，选用0.5MPa。 

3.2 裂缝冲洗 

冲洗的时候，当清水流出10分钟后予以停止，并且总时间不得少于30分钟。对于返水达不到澄清标准的孔段，需要继续冲洗，保证孔内残留杂物厚度不可大于20cm。在邻近孔有灌浆操作或者灌浆结束不超过20小时的孔，不可以展开裂缝冲洗操作。 

3.3 制浆方式

根据有关设计规范标准，必须对帷幕灌浆制浆材料予以称重，保证其称量误差不得大于5%。在制浆的时候，需要对掺加剂、投料等进行严格控制。在制浆的时候，一定要确保搅拌均匀，并且测定浆液密度与粘滞度等参数，同时做好记录。在拌制细水泥浆液的时候，需要加入一些减水剂，并且借助高速搅拌机进行均匀搅拌，其转速不得低于1200r/min，时间需要通过试验予以确定。在使用浆液之前，需要进行筛选，一般为80μm方孔，其筛余量不得超过5%，水灰比为0.5：1，输送流速在1.4-2.0m/s之间，输浆压力在0.2-1.0MPa之间。确保浆液温度在5-40℃，低于或者超出标准的浆液视为废浆。 

3.4 帷幕灌浆施工质量检查 

在检查帷幕灌浆施工质量的时候，主要在灌浆结束14天后展开，其检查孔数为总孔数的10%。在检查灌浆质量的时候，一定要严格按照监理工程师要求，将检查孔设置在帷幕中心线上；对岩石破碎、大孔隙注入量、断层等复杂位置进行检查，等等。在进行压水试验的时候，可以在灌浆结束后根据监理工程师的指示，确定检查时间，并且按照其规定流程予以严格检查。承包施工单位需要在灌浆结束后，根据监理工程师的研究，整理有关资料，并且提交给监理工程师，为质量检查工程提供便利条件。 

4 水库除险加固中灌浆技术的应注意的事项 

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徐闻县水利水电勘测设计室 广东 徐闻524100

摘要；文章结合了本县风山水库的现状，针对实际存在的除险问题进行了分析，提出了有效的除险加固对策，希望能给同行带来一定的参考价值。

关键词：病险水库 水库现状除险加固技术分析

0 引言

由于水库多年的运用，使部分水库陆续出现了堤顶高程不足、堤坡冲蚀严重、堤身裂缝以及穿堤建筑物结构强度不够等问题，给水库运行埋下了安全隐患。为进一步完善城乡防洪体系，增强水资源调蓄能力，需对各类水库进行了全面普查和安全鉴定，对带病运行水库，亟需实施除险加固。

1风山水库简介

风山水库位于徐闻县锦和镇境内，坐落迈草溪上游，集雨面积26平方公里，总库容264.2万立方米，正常库容183万立方米，死水位68米，死库容17.65万立方米，该工程于1970年开始兴建，1976年建成投入运行，土坝为粘性土均质坝，原设计坝顶高程为77.26米，坝顶长415米，坝顶宽3.5米，迎水坡比为1：2.5，背水坡比1:2.0。

风山水库主要由土坝，输水涵，非常临时溢洪道等组成，土渠自流式溢洪道位于主坝东北部尾端，底宽20米，堰顶高程75.2米，最大泄流量53.56M3/S，原输水涵管为钢筋混凝土圆涵，涵管内径0.8米，进口高程为68米，最大泄流量2.0M3/S，闸门型式为转动门盖，采用手动卷扬机启闭，

风山水库枢纽布置如图1所示。

风山水库枢纽布置图

2 风山水库的病险情况

根据广东省水利水电科学研究院进行风山水库大坝安全鉴定，鉴定结论为：

（1）安全复核计算表明正常蓄水位稳定渗流期主坝下游坡、校核洪水位骤降至溢洪道堰顶高程不稳定期渗流期副坝上游坡的抗滑稳定最小安全系数不能满足规范要求。

（2）主坝后坝坡在左坝头与山体结合处68m高程附近有散渗现象，坝体填土较疏松，密实度较差，大坝表层约5m范围、右坝头填土和坝基透水性较强；水库原土坝是在期间开始兴建的,工程质量较差,水库多年运行表明,当水库水位达到正常水位74.20米时,原河床段20-60米的范围内有较大面积的渗水。这主要是由于当时施工质量差,坝基清基不好,及土坝填土压密不实。

（3）溢洪道为土渠式临时溢洪道，且尾水渠还未开通,而且过水能力不够，而且带来的水土流失现象严重，放水涵启闭过于原始，涵身情况不明，涵进口及启闭设备已报废。

3风山水库的加固对策

3.1 大坝加固

1、坝顶高程复核

本水库土坝工程等级为4级，坝顶高程的确定，根据《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》第5.3.1、5.3.3条规定，坝顶在静水位以上的超高按下式确定：

坝顶超高(y)＝最大风壅水面高度（e）+最大波浪在坝坡上的爬高（R）+安全超高（A）；

安全超高：正常运用工况（P=2%）取0.50m，非常运用工况（P＝0.2%）取0.30m；

风山水库土坝均质土坝，现状主坝迎水坡为干砌石护坡加固后均为混凝土块护坡。

2、大坝加固方案优选

（1）坝体防渗处理

由地质勘察报告我们可以看出风山水库的坝体、坝基渗水都比较大，本次加固设计，拟在坝体加高培厚前，对其进行灌浆处理，对于坝基渗水我们采用帷幕灌；对于坝体渗水，我们采用进行劈裂充填灌浆。

考虑到资金筹措困难，本次灌浆设计主要是针对坝体、坝基渗水较为严重的部位，即输水涵两侧至主河床段，灌浆从桩号0+450起至0+550共100米范围内,在坝轴线下游1m处布置第一排坝基帷幕灌浆孔，孔距 2.5m，同时在坝体顶沿坝轴线布置两排坝体劈裂灌浆孔，排距1.5m，第一排在坝轴线下游1.0m，第二排位于坝轴线上游0.5m处，孔距5m。

（2）坝高

原设计土坝坝顶高程为77.26米，现场实测结果表明现坝顶高程位于76.945―77.84米之间，坝顶高度参差不平；原设计坝顶宽3.5米，实际坝顶宽度为2.38―4.02米，宽度大小不等。而本次水库除险加固按照粤府[1997]86号文的要求，由此计算出坝顶高程为80.00米，现坝高无法满足新的设计标准的要求。所以，该水库土坝必须加固培厚。

（3）坝坡

水库加固后，大坝坡度上游坡约为1：2.5，下游约为1：2.5。坝坡稳定计算表明,上下游边坡均满足设计要求，为了节约工程投资，本次加固设计拟维持原上游设计边坡1：2.5不变,仅原浆砌石护坡上现浇12厘米的C15砼覆盖。坝体加高部分上游护坡按原1：2.5的边坡延长至坝顶，现浇12厘米厚C15砼。下游护坡在土坝培厚至原坡比1：2.5后铺草皮防护。因土坝最大高度达17.77米，所以拟在原河床段坝体经常渗水的部位设置反滤体，反滤体顶高程为65.235米，反滤体顶宽1米，两边以1：1.5的坡度往下延伸。在下游坝坡人蓄经常上坝的坝段，设置步级供人蓄行走。

（4）坝身排水

本次加固设计拟在二级平台及坝脚均设置排水沟，同时下游坝坡每隔200米设置一道纵向排水沟，以把平台排水沟的水流引向坝脚排出，以免下游边坡及二级平台被水流冲刷。同时在河床渗水较多的坝段坝脚设置反滤体排水。

3.2溢洪道重建

（1）溢洪道现状

现溢洪道为开敞自流式土渠，堰顶高程74.20米，原设计底宽20米，边坡系数为1，比降1/120，现土渠溢洪道的最大泄洪流量为80.85m3/s，而按照粤府[1997]86号文的要求，该水库本次采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，由此而计算出50年及500年一遇的最大来水流量分别为Qmax=163.83m3/s、245.25m3/s。由此可以看出现土渠溢洪道的泄洪流量无法满足新标准的要求。本次水库加固须新建溢洪道。

（2）溢洪道的进口断面及结构型式

溢洪道的进水口为喇叭形进水口，两岸边墙的高度随着土坝的边坡坡比逐渐减低，两岸的挡墙均为重力式混凝土挡土墙，因水库洪水期泄流量较大，最大可达213.1 m3/s，大于10 m3/s，溢洪道堰底及豆粕不宜采用浆砌石或干砌石衬砌，所以设计溢洪道堰底及陡坡段底板均采用混凝土底板。

3.3 输水涵加固

（1）输水涵现状及加固设计方案

现输水涵位于土坝桩号0+503米处，涵底高程为68.00米，涵管内径为0.8米，长47米，设计正常放水量1m3/s，满足灌溉要求。其内径也符合有关标准的规定，运行经验表明涵管的结构，强度满足要求，对于涵管轴线两侧的渗水现象我们拟对其进行灌浆处理。由于该水库土坝坝体加高培厚，固须接长原涵管，接长涵管长16米，管内径0.8米，管壁厚0.22米。原进水口采用转动门盖控制，现该设备已严重老化，无法进行启闭，转动门盖也已破损，涵管漏水严重，水库已无法正常蓄水。本次加固设计拟拆除原转动门盖，在涵管进水口新建放水塔。

3．4接长输水涵管结构设计

（1）水力计算

输水涵水力计算采用XL-1程序计算，其计算结果为：斜坡长度6米，消力池长度3.0米。本次设计取斜坡长度6米，消力池长度4米设计。

3．5输水涵涵身结构计算

（1）基本资料

接长涵管为钢筋混凝土结构圆管，管内径r0=0.4m，涵管厚h=0.22 m，外半径r1=0.62 m，管平均半径r2=0.51 m，混凝土座垫（2a=135º）管中心处，接长管处内水水头H1=5.42m，外水水头H1=2.51m，管顶填土高度H=5.4 m，回填土为粘土，饱和容重γt=1.72t/m3，管上水平土压力系数取η=tg2（45°-22.4°/2）=0.448，制管材料采用Ⅱ级钢筋（Rg=2400kg/cm2），C25混凝土（Rw=180kg/cm2）建筑物等级Ⅳ级，安全系数k=1.35。

（2）内力计算

3.6.自动监测系统设计

水库自动监测系统亦称“超短波自动化综合参数监控系统”，其主要内容包括：①水库水位、水库集雨区雨量遥测及洪水预报系统，并包括大坝测压管水位及渗漏堰槽的监测；②大坝位移、沉降自动观测系统；③县区三防办中心站、水库管理处及水文处的分中心，二级计算机组网无线数据通讯系统。

4水库除险加固后基本情况

（1）水库库容

正常水位74.20米，正常库容183万立米；设计洪水位76.40米，相应库容为311万立方米；校核洪水位为77.03米，相应库容为373万立米；死水位68.00米，死库容17.65万立方米。

（2）挡水建筑物

加固后土坝为均质土坝，土坝全长732米，坝顶高程80.00米，最大坝高17.77米，坝顶宽4.5米；二级平台高程72.00米，二级平台宽5米。上游坝坡坡度1：2.5，采用C15砼护坡覆盖原浆砌石护坡，砼护坡厚度12厘米；下游坝坡坡度1：2.5，采用草皮护坡；在原河床段坝体比较高的部位，设置反滤体。反滤体顶部高程为65.235米，其平台宽1米。

（3）泄水建筑物

新建溢洪道采用宽顶堰型式，堰顶高程74.20米，溢洪道宽30米，斜坡长16米，消力池长12米，海漫长26米。溢洪道从正常水位74.20米开始自由溢流，最大排洪流量为213.1 m3/s。

（4）输水建筑物

水库加固后，由于土坝加固培厚，所以须接长涵管长16米，管内径0.8米，管壁厚0.22米。原涵管进口转动门盖已无法使用，须拆除重建，本次输水涵加固拟拆除原转动门盖，设置放水塔控制放水流量。放水塔高度为80－67.4=12.60米,其中工作室高度为3.5米,塔身为C20钢筋混凝土圆结构,塔内设置闸门,塔上安装启闭机,进水塔基本数据为:进水高程为68.00m， 塔工作台高程为80m，启闭机房顶高程为83.5m。

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1.国内建筑结构加固技术的研究现状及发展趋势

近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析，国家也颁布了一些新加固技术规范，在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来，随着新加固技术的逐步成熟，一定会在工程中得到广泛应用。

1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚，发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用，并被定为国家“九五”重点科技攻关项目．随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固，并取得了较好的效果。

1.2纤维复合材料嵌入式加固技术

纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中，并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用，国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究，但尚未应用于工程实践。

2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因

2.1干缩裂缝：多发生在墙面抹灰层内，一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝，这种裂缝开始随时问而发展，以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝，此类裂缝宽度较小。产生的原因有：①抹灰用砂过细或含泥量较大；②水泥安定性不好；③砂浆过稀，抹灰不实；④抹灰层失水过快，养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。

2.2砖墙温度裂缝：一般有如下规律：① 顶层重，下层轻；两端重，中间轻；向阳重，背阳轻；且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有：① 屋面保温层，隔热保温性能差；② 砖墙砂浆标号较低，砌筑质量较差；③结构构造上处理不当，如采用半圈梁 。

2.3地基下沉裂缝：一般共同规律是：下层多，上层少；纵墙多，横墙少；外墙多，内墙少；斜向多，竖向少。产生的原因有：①地基不均匀下沉；②房屋过长未留缝，沉降不一；③平面复杂，转角较多；④ 高低层相差较大，未留沉降缝；⑤荷载与分布不均匀；⑥ 使用不当，地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区)；⑦ 地基施工质量。

3.砌体裂缝的类型和防治方法

砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端，一般长度在1开间～2开间范围内，外纵墙两端有窗时，裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端，斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜，裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮～3皮砖的灰缝位置，一般沿外墙顶部连续分布，两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处，成对出现，沉降量大的一边裂缝在下，沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处，裂缝上宽下窄。

根据裂缝产生的原因，要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治，尽可能在夏季或温暖季节，浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土，一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层，并达到规定的厚度：这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差，避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝，提高结构刚度和施工质量，都能减少裂缝的发生。当然，处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。

4.常用建筑补强加固方法

4.1 加大截面加固法

加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料，通过增大截面的面积，提高构件的承载能力和刚度，达到对原构件进行加固的目的。

4.2 外包钢加固法

外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧，通过外包钢与原有构件的共同作用，提高构件的承载能力和刚度，达到加固的目的。

4.3 外加预应力加固法

外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。

4.4 改变受力体系加固法

粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形，间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度，常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术，从而改变结构的受力体系，使承载能力得以提高。

4.5 粘钢加固法

粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部，以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。

4.6粘贴纤维复合材料法

粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似，只是加固用的材料是纤维复合材料，如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。

5.结论

裂缝对结构有较大的危害。论文参考。主要表现在如下几方面：1)冰冻的影响。混凝土有了裂缝，水可渗入，当气温降到2℃以下时，水分就会结成冰，结成冰的水分膨胀，会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次，这种散裂现象就会发生一次，这样裂缝符逐渐加宽：2)钢筋锈蚀 由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的碱度降低，丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时，若钢筋上有水溶液、氧和电位差，就会发生电化学腐蚀，使受力钢筋截面积不断削弱。另外，锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍～3倍，这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力，致使混凝土裂缝继续扩张。论文参考。影响钢筋和混凝土的粘结力 3)破坏结构整体性，降低结构刚度、结构承载力、耐久性，发生渗漏 4)加快混凝土碳化脱落，降低抗疲劳能力：5)影响美观效果。所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高，延长建筑物的使用寿命，对国民经济的发展有着积极的作用。

参考文献

[1] 李勇. 粘钢加固工程实例分析[J]. 中国新技术新产品, 2009, (16) :57

[2] 黄锐聪. 混凝土结构补强施工技术探讨[J]. 科技资讯, 2009, (27) :61

[3] 李洪翠. 桥梁粘钢加固的质量控制[J]. 科技信息, 2009, (22) :647-648

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（Shanxi Yuncheng Road & Bridge Co.，Ltd.，Yuncheng 044000，China）

摘要：随着我国经济的不断发展，对公路、铁路运输的要求的也越来越高，而这其中，桥梁技术是非常重要的环节。我国的桥梁技术自上个世纪八十年代以来，发展较为迅速，但是对桥梁的保养、维护、维修、加固技术的发展则比较缓慢，进度也相对滞后，这是目前我国公路桥梁发展的主要技术缺陷。本文重要探讨与研究如何使用碳纤维加固技术，使桥梁施工更加稳固。

Abstract： With the development of China's economy, the requirement of highway and railway transportation. Bridge technology is an important link. From 1980s, China's bridge technology develops rapidly. But service, maintenance and repair and reinforcement technology, the main technological defect of China's highway and bridge, develops slower. This paper mainly discussed how to use techniques of reinforcing bridge with carbon fiber.

关键词：碳纤维 加固桥梁

Key words： carbon fiber；reinforce bridg

中图分类号：U44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0068-01

0引言

随着国民经济的不断发展，公路桥梁的建筑也越来越受到高度的关注，因为公路桥梁的建筑不仅关系物流的四通八达，也关系着人民的生命财产安全。就目前的情况而言，我国的公路桥梁建筑没什么大问题，但是在桥梁的保养、维修、加固及技术改造方面仍然有所欠缺，尤其是加固技术需要技术人员进一步的加强与改良。

1材料及其性能

将碳纤维材料用于混凝土结构建筑，加强建筑结构的加固修复，是近几年来新开发的一项技术，这项新技术的优点在于，他利用浸渍树脂，将碳纤维材料制成的补助构件，沿着受损混凝土构件的受力方向，亦或是垂直于受损构件的受力方向，牢牢粘贴在受损构件之上，因为碳纤维材料优秀的韧性，使之与构件充分结合在一起，共同工作，发挥作用，从而有效的起到对混凝土构件的加固加强。

在桥梁加固施工中，通常使用两种碳纤维材料，分别是碳纤维复合材料包括碳纤维布和粘接材料，下面我们来做一个简单的介绍：①碳纤维布，碳纤维布是目前桥梁加固技术中运用最为广泛的材料，碳纤维布弹性好，不易被拉扯断，强度高，可以承受受损构件带来的巨大压力，韧性好，可以有效弥补受损构件的功能，同时，单根纤维间强度变化小、在制造与处理过程中强度稳定并保持不变。②粘接材料，粘接材料的功能就是将碳纤维与受损的混凝土构件连接在一起，具有一个纽带的作用。所以，粘接材料是碳纤维与受损构件是否能够连接在一起的重要关键点，也是两者传力途径中的薄弱环节，因此，粘接材料应当具有足够的刚度与强度以及韧性，才能够有效保障碳纤维与受损混凝土构件之间的剪力的传递，也不会因为混凝土构件的开裂从而导致脆性粘接的破坏。

2碳纤维加固的主要特点

作为一种新型的高效桥梁加固技术，碳纤维加固技术具有以下的几个特点：①使用碳纤维加固与其它加固方法比较，碳纤维布加固技术因为碳纤维独特的强度与韧性不会再增加构件的承载压力，也不会进一步的扩大断面的尺寸，进一步说，碳纤维加固技术不会影响整座桥梁的结构外观，也不会减小桥下空间。②碳纤维加固技术施工十分简单，技术也并不复杂，所以不需要使用大型设备，而施工的工期也比较短，施工过程中，可以不受空间的限制，在碳纤维与受损构件的连接时，因为碳纤维布本身的柔性特点，所以碳纤维布可以与任何一种形状的受损构件进行连接，对其进行加固，成型非常方便。③在进行碳纤维布加固时，依据碳纤维布本身的刚度与强度，再通过环氧树脂等粘结材料与受损混凝土构件进行有效的粘结，从而不需要再额外设置锚栓或者是凿开混凝土，所以不会损伤原有完好的构件。④在进行碳纤维布加固时，由于碳纤维布本身柔性很好的特点，当他粘贴在受损混凝土构件表面的时候，能够有效封闭并连接受损混凝土构件表面的裂缝，并能强力约束混凝土结构裂缝的生成，阻止裂缝的进一步扩展。⑤在加固时，由于受损构件的老化，可能使用的碳纤维布也许不止一次，但是碳纤维布能够在同一个部位不断缠绕、重叠、粘贴，从而充分的满足构件的补强要求，将加固的效果达到最佳。

3碳纤维加固技术的计算

虽然碳纤维加固技术有诸多优点，但是在施工时也不能有半点马虎，必须经过严格周详的计算，才能够进行施工。

①碳纤维布虽然柔韧性极好，但也仅仅能在活载作用下承担一部分承载压力，所以，在施工前的计算时，应当根据相应的弹性模式比值，并且按照极限应力法来计算碳纤维布的应力状态。②碳纤维布在进行加固时，技术人员应当先对受损构件的截面进行假定：当受损构件弯曲后，他的截面仍然保持为平面，那么在加固时，粘贴的碳纤维布材料的拉力应变能力仍然按照截面假定计算进行确定，但是也不能够超过碳纤维布材料的容许拉力应变强度。③在碳纤维布的加固时，应当注意，钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但是不大于其设计的强度值，否则尽管碳纤维布的柔韧性较好，但是也无法承受巨大的压力。④在达到受弯承载力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间必须粘结可靠，不发生粘结剥离破坏。⑤碳纤维布加固混凝土结构的破坏模式较多，且与受拉钢筋间的相关性较大，需判定加固后构件的极限状态。

4结语

在世纪初，我国加入世贸组织后，公路运输、铁路运输行业变得越来越炙手可热，交通运输量的增长幅度，每年都有50%左右，高速增长的经济与运输量，迫使我们必须重视公路交通，因为公路交通在国民经济中的作用和地位越来越显著地为人们所重视，而与此同时，公路桥梁的建设也已经进入了大家的视线。

目前，我国桥梁建造技术已经进入了世界领先水平，但是很遗憾，我国对桥梁的维修并不是十分严重，以为建成一座桥梁，就可以一劳永逸，却不知这种想法大错特错。桥梁也有他的使用期限，也会老化，当桥梁出现损伤的时候，如果不能进行及时加固，则会加快桥梁的老化。所以，我们应当重视桥梁加固技术。

所以，我们必须尽快认识到碳纤维加固技术对于桥梁加固的重要意义，伴随着碳纤维修复和补强技术的不断深入的研究和进一步的发展，该项先进技术必将广泛为工程界所接受和采用，真正、有效地提高桥梁通行荷载及安全性能，为我们的公路工程建设服务。

参考文献：

[1]徐继红,卢丙灶,郭阳平.论碳纤维加固桥梁技术[J].应用技术,2009,(36).

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[3]黄颖.碳纤维加固桥梁技术[J].公路交通技术，2005，(1).

[4]于泽友.碳纤维加固桥梁技术探索与研究[J].河北工程技术高等专科学校学报，2002，(1).