碳纤维棒加固石拱桥的应用研究

发布时间：2019-11-22 13:11

【摘要】：石拱桥结构因兼具节省钢筋混凝土材料、受力合理、空间利用率高及外形美观等优点,在我国被广泛采用,为我国交通运输事业发挥了巨大的作用。随着我国交通运输的快速发展,车辆超限超载的现象愈演愈烈,导致许多早期修建的石拱桥出现病害,病害使桥梁结构的正常使用受到影响,并对桥梁的运营安全造成威胁,影响了我国交通运输的发展。我国危旧石拱桥不仅数量众多,而且分布广泛,拆除重建则耗资过大,并且多数道路因修建临时便道困难需中断交通;然而石拱桥修建处往往地势崎岖,多为交通枢纽,中断交通会对交通运营产生极大的影响。在中断交通困难的情况下,采用适当的加固技术加固补强承载能力不足的石拱桥,恢复或提高桥梁的承载能力、延长其使用寿命,既能节省大量资金,还能消除交通安全隐患,社会经济效益显著。目前常用的石拱桥加固方法很多,每种加固方法都各有所长,也各有其缺点,特别是圬工材料与加固材料(纤维布,钢板)的温缩模量差异大,使其温缩变形状态不同步,影响结构加固后的耐久性;为提高结构承载力,当前加固方法中采用的高强材料多为钢材,但由于其容易生锈与腐蚀,不仅增加了自重,还增加了养护费用;且多数情况下仍需中断交通,不经济且社会影响大。所以,采用一种使用耐腐蚀、高强轻质材料,且施工方便、经济、对交通运输影响不大的加固方法显得尤为重要。近几年来,在欧美、日韩等发达国家,碳纤维棒在桥梁加固中的应用技术得到了相关专业人员的深入研究,而美国土木工程学会对其相关技术指南的制定,又为碳纤维棒加固桥梁技术提供了技术指导。本文以碳纤维棒方法加固铺子港桥为工程背景,考虑到我国石拱桥加固技术的实际情况,参考国内外碳纤维棒加固桥梁技术的研究成果,从碳纤维棒加固石拱桥的理论分析出发,探讨石拱桥加固结构的受力特点,并考虑结构“二次受力”特点计算结合面的应力情况及成桥阶段的受力情况,找出石拱桥加固后承载能力的计算方法,结合加固组合结构的有限元分析,对铺子港桥进行碳纤维棒的加固计算,并就施工工艺的技术要点进行了阐明,最后用基于刚度的拱桥加固效果评价方法和基于动力特性的拱桥加固效果评价方法对加固前和采用了两种加固方法的加固后的铺子港桥进行效果评价。
【图文】：

粘贴钢板

内完成加固工程，加固施工材料用量少；工艺简单，只需对原有结构物（主拱圈）的表面进结剂将钢板与之粘结成整体；工的过程中，对桥梁正常交通影响较小；计构造灵活设置粘钢加固部位与大小。缺点：作过程中，加压成型难度较大。面处理的时候，螺栓孔面积较大，对主拱圈的损伤经常维修保护，防腐处理搭支架刷漆，工程量大；石砂浆的线膨胀系数、弹性模量不同，，两种材料会

剖面图,碳纤维,剖面图,混凝土表面

应根据原结构构件表面的具体情况，对碳纤维加固时的结构采取相应的方式对原结构混凝土表面进行处理：（1）若有蜂窝、剥落、腐蚀、空洞等劣化现象出现在混凝土表面，应剔除其损坏部位，若劣化层出现较大的面积，则在将其剔除后，还要对其中已生锈的钢筋除锈，然后采用高强聚合物砂浆填补修复[24]；（2）混凝土表面裂缝应该按照（GB50367-2006）《混凝土结构加固设计规范》中关于裂缝修补技术的说明，并根据开裂构件所处环境与裂缝的性质得到相应处理；（3）将原结构混凝土表面的油污、浮浆等杂质用砂纸或砂轮、混凝土角磨机等工具削除掉，然后打磨平整构件基面的混凝土，尤其要磨平构件表面的凸出部位，并对混凝土构件加固部位进行凿毛；（4）按图纸对碳纤维棒的锚固孔用电锤钻进行钻孔施工；碳纤维棒加固剖面图及安装立面图如下所示：
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U445.72

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