橋梁是我國(guó)重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，隨著重型荷載車輛的碾壓及風(fēng)雨的持續(xù)侵蝕，很多上世紀(jì)80、90年代建成的高速公路橋梁都相繼出現(xiàn)了裂縫等病害。然而，橋梁屬于大跨度結(jié)構(gòu)，所處的環(huán)境也比較惡劣，采用哪種方法養(yǎng)護(hù)好橋梁成為了難題。好在這些年經(jīng)過科技的研發(fā)，出現(xiàn)了一種新型的針對(duì)橋梁加固的材料---碳纖維布。

    ▋ 為什么碳纖維布是橋梁加固的理想材料？

    1.耐酸堿腐蝕性強(qiáng)。碳纖維布試件在10%的硫酸中浸泡3個(gè)月后，強(qiáng)度不降低；在40℃氫氧化鈣飽和溶液中浸泡300小時(shí)后，強(qiáng)度不降低；在35℃鹽水中浸泡一年后，強(qiáng)度不降低。

    2.溫度穩(wěn)定好。碳纖維布可長(zhǎng)期在54-83℃條件下使用，強(qiáng)度不變。

    3.抗紫外線、抗老化。經(jīng)過自然暴露試驗(yàn)和加速暴露試驗(yàn)，利用紅外線光譜儀對(duì)加強(qiáng)暴露后的試件性能進(jìn)行評(píng)估，最終證實(shí)，碳纖維布的強(qiáng)度和粘貼性能可以在50年的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生劣化，并且沒有發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度有什么損失。

    4.耐水性好。在70℃水中浸漬30天，強(qiáng)度不降低。

    ▋ 碳纖維布加固橋梁受力分析

    1.將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上，使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力，以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布保證在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力，且改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度最小。

    2.沿橋梁的主拉應(yīng)力方向（或與裂縫正交方向）粘貼碳纖維布，兩端分別設(shè)置錨固端，可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大，提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。

    3.應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋，因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時(shí)，在提高受彎承載力的同時(shí)還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時(shí)，構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐摹＿€因碳纖維為完全彈性材料，它與鋼筋共同工作會(huì)減弱鋼筋塑性性能，碳纖維布用量過多，構(gòu)件延性將有所降低。

    4.碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)物最后破壞形式變化為突然性（拉斷或剝離等脆性破壞），其承載力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2/3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算，不能按普通鋼筋混凝土考慮。

    5.碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力，其作用機(jī)理類似箍筋，同時(shí)還能明顯改善構(gòu)件的變形性能，增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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