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【摘 要】 碳纤维布材料加固混凝土结构技术是一项新型结构加固技术，本文介绍了南京市G4211宁芜高速刘村互通立交采用碳纤维布加固的设计方法、施工工艺及施工过程中的质量控制要点。
【关键词】 碳纤维布；加固；桥梁
一、前言
随着我国经济的持续发展，公路建设的步伐突飞猛进，公路交通量的日益增加和汽车的严重超载，大大超出了当年的设计能力，导致公路桥梁遭到了不同程度的损坏，并且仍在超负荷使用。需对桥梁加固或重建，以保证桥梁的正常运营。
碳纤维布加固桥梁具有加固效果明显、施工工艺简单快捷、强度高、质量轻、耐久性好及施工期间不影响桥梁正常运营等诸多优点。必定在今后的桥梁维修加固中得到广泛应用。本文结合实际工程研究碳纤维布在桥梁加工中的应用。
二、工程概述
G4211宁芜高速刘村互通位于江苏省南京市，主线全长784.4m，桥宽24.5m。原设计荷载为：汽超—20、挂—120级。该桥自98年投入运营后，随着车流量、车载重的不断加大以及其它多种原因，箱梁底部出现大量横向或竖向裂缝，经评估分析发现，桥梁部分桥跨箱梁引入检算系数及承载能力恶化系数后验算承载能力不足，需对箱梁进行维修加固。
三、加固方案
桥梁加固一般是通过构件补强和结构性能改善来恢复活提高现有桥梁的承载能力，以延长桥梁的使用年限。传统桥梁上部结构维修加固方法主要有：碳纤维布加固、粘贴钢板加固、扩大断面加固和体外预应力加固等加固方法。
1、碳纤维布加固
碳纤维布加固是利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，并与结构形成整体受力体系，增强被加固结构的抗弯或抗剪能力，从而达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。具有高强、高效性，適用面广，施工质量有保证，具有及佳的耐腐蚀性和耐久性，施工便捷等优点。
2、粘贴钢板加固
采用双组环氧树脂粘结剂把钢板或其他钢制件粘结在混凝土表面，并构造成一个混凝土-粘结剂-钢板三相复合物系统。让钢板部分代替钢筋的作用从而提高结构的承载力。施工简便快捷、对结构整体尺寸的改变小、对原结构破坏小，但由于抗剪加固需要牢固的锚固设施，会对箱梁结构产生破坏作用。另外，由于钢板本身的刚度较大，混凝土表面平程度对加固效果影响较大。
3、增大断面加固法
在原有梁上补浇混凝土，增加构件的断面面积，提高凉的承载力。但加固周期长、影响桥面交通，且新老混凝土不易连接。
4、体外预应力加固法
通过增设体外预应力对既有混凝土梁体主动施加外力，改善原结构的受力状况。但是预应力加固构件是二次受力构件，结构势力复杂，工程难度大，施工周期长。
本桥施工难点：梁底凹凸不平现象严重，高差达4～5cm；要在亚青会前完工，工期紧；高速交通流量比较大，长期封闭交通影响大。
综上所述并结构本桥现状，决定采用粘贴碳纤维布对本桥进行加固。
四、加固设计
通过计算，在箱梁梁底粘贴碳纤维布进行加固，加固后结构安全系数可达到1.21，箱梁抗弯承载能力可以提高25%以上。主线桥加固计算分析结果见表：
从上表可以看出，主线桥梁底粘贴碳纤维布加固后，箱梁抗弯承载能力有了较大提高，加固效果明显。
五、粘贴碳纤维布施工
5.1施工工艺流程
粘贴碳纤维工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密、牢固性，保证与原结构形成整体，能够共同工作。同时，碳纤维粘贴及养护固化期内，桥面不宜行车。
粘贴碳纤维布施工工艺流程如下：
碳纤维布及配套粘接剂的采购、检验→粘贴部位混凝土表面的裂缝处理→混凝土表面打磨处理→涂刷底胶→用修平胶找平粘贴面或抹曲面→裁剪碳纤维布→刷胶浸渍胶、粘贴碳纤维布→表面防腐处理
5.2施工操作要点
（1）认真阅读设计图纸进行放线定位及各种施工准备工作。
（2）混凝土底层处理
A、清理混凝土表面的劣化层（剥离、蜂窝、浮浆等），并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面。
B、对于混凝土胀裂、钢筋锈蚀的现象，凿除松散部分，进行人工除锈，采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧砂浆作为整平材料填补平整。
C、对宽度<0.15mm的裂缝，用环氧树脂对裂缝进行封闭处理。
对宽度≥0.15mm的裂缝，采用压力灌浆进行处理。
D、对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现的急剧凹陷、构件缺损部位以及表面凸出部分，用环氧砂浆修复打磨平整或圆滑顺畅过渡，以确保结构件表面平整美观。
E、对基面尖锐凸起的部位用角磨机进行打磨至圆滑（R≥20mm）。清理打磨后基面上的粉尘、松散浮渣后，用清水清洗基面，确保粘贴基面上干净、无油污并充分干燥。
（3）涂底层胶
A、按规定的比例把底胶主剂和固化剂置于配胶容器中，搅拌均匀。视现场气温等实际情况，配制适量底胶，确保在适用期内一次用完。
B、用滚筒刷或毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布面积。施工部位的温度应不低于5℃或高于35℃，相对湿度应小于85%，遇雨天混凝土表面结雾或有水分，应用电吹风将潮湿部位表面处理至干燥后方可施工。
C、自然风干至指触干燥后。
（4）粘贴面的修补
A、底胶指触干燥后，若发现粘贴表面上有缺损、凹陷拐角、模板接头处出现的高度差等情况，应用找平胶进行刮填修补，保证模板接头处无明显高度差，缺损、坑洼平缓顺畅，凹陷拐角处填补成R≥30mm的圆角过渡。
B、整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺。
（5）贴碳纤维布
A、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。
B、将配制好的粘结剂（粘浸胶）均匀涂抹于需要粘贴部位的混凝土面上。
C、用滚刷或毛刷均匀、无遗漏地将粘接胶涂在选定的混凝土表面，粘接胶涂布面应不小于所粘贴的碳纤维布大小。
D、在已涂好粘接胶的混凝土表面铺覆碳纤维布，碳纤维布的铺覆方向符合设计要求。
E、用专用胶辊或刮板在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并向一个方向或从中间向两个方向滚动碾压，但不允许来回反复滚动，消除气泡和除去多余树脂，使碳纤维和底层充分粘接。严禁交叉垂直于碳纤维丝方向滚动碾压施工，以免出现折丝弯丝现象。
F、遵循下述自然养护制度：
（a）每处施工完成后，自然养护24小时内应确保不受外力硬性冲击等干扰；
（b）每道工序过程中及完工后，宜用塑料薄膜遮挡以防止风沙或雨水侵袭；
（c）该工程施工过程平均气温一般都高于15℃，自然养护至达到设计强度要求需要3天左右。
G、自然养护至粘接胶完全固化后，检查碳纤维布贴层是否有空鼓或气泡并对其进行处理。
（6）涂刷表面防护胶
在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后，均匀涂刷表面防护胶，形成防护层。
（7）表面涂装
由于对加固补强构件有外观要求，可在补强后涂刷所需色彩和质量的涂层。
对新材料新工艺的涂装，事前要做好充分研究，必要时应进行试验，确认以后方可正式使用。
六、结论
碳纤维布加固桥梁是一项新技术，碳纤维布材料轻，现场粘结无需重型设备。施工简单，便于在桥梁高空作业，可在公路桥梁加固工程中广泛推广。由于南京地区大跨径桥梁的维修加固工程还较少，本文可为以后大跨径桥梁维修加固设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]《公路桥梁加固设计规范》JTJ/T J22-2008
[2]《桥梁结构用碳纤维片材》JT/T 532-2004
[3]郑卫华，邓超.粘贴碳纤维布加固技术在桥梁维修加固中的应用[J].黑龙江交通科技；2013年12期
【关键词】 碳纤维布；加固；桥梁
一、前言
随着我国经济的持续发展，公路建设的步伐突飞猛进，公路交通量的日益增加和汽车的严重超载，大大超出了当年的设计能力，导致公路桥梁遭到了不同程度的损坏，并且仍在超负荷使用。需对桥梁加固或重建，以保证桥梁的正常运营。
碳纤维布加固桥梁具有加固效果明显、施工工艺简单快捷、强度高、质量轻、耐久性好及施工期间不影响桥梁正常运营等诸多优点。必定在今后的桥梁维修加固中得到广泛应用。本文结合实际工程研究碳纤维布在桥梁加工中的应用。
二、工程概述
G4211宁芜高速刘村互通位于江苏省南京市，主线全长784.4m，桥宽24.5m。原设计荷载为：汽超—20、挂—120级。该桥自98年投入运营后，随着车流量、车载重的不断加大以及其它多种原因，箱梁底部出现大量横向或竖向裂缝，经评估分析发现，桥梁部分桥跨箱梁引入检算系数及承载能力恶化系数后验算承载能力不足，需对箱梁进行维修加固。
三、加固方案
桥梁加固一般是通过构件补强和结构性能改善来恢复活提高现有桥梁的承载能力，以延长桥梁的使用年限。传统桥梁上部结构维修加固方法主要有：碳纤维布加固、粘贴钢板加固、扩大断面加固和体外预应力加固等加固方法。
1、碳纤维布加固
碳纤维布加固是利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，并与结构形成整体受力体系，增强被加固结构的抗弯或抗剪能力，从而达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。具有高强、高效性，適用面广，施工质量有保证，具有及佳的耐腐蚀性和耐久性，施工便捷等优点。
2、粘贴钢板加固
采用双组环氧树脂粘结剂把钢板或其他钢制件粘结在混凝土表面，并构造成一个混凝土-粘结剂-钢板三相复合物系统。让钢板部分代替钢筋的作用从而提高结构的承载力。施工简便快捷、对结构整体尺寸的改变小、对原结构破坏小，但由于抗剪加固需要牢固的锚固设施，会对箱梁结构产生破坏作用。另外，由于钢板本身的刚度较大，混凝土表面平程度对加固效果影响较大。
3、增大断面加固法
在原有梁上补浇混凝土，增加构件的断面面积，提高凉的承载力。但加固周期长、影响桥面交通，且新老混凝土不易连接。
4、体外预应力加固法
通过增设体外预应力对既有混凝土梁体主动施加外力，改善原结构的受力状况。但是预应力加固构件是二次受力构件，结构势力复杂，工程难度大，施工周期长。
本桥施工难点：梁底凹凸不平现象严重，高差达4～5cm；要在亚青会前完工，工期紧；高速交通流量比较大，长期封闭交通影响大。
综上所述并结构本桥现状，决定采用粘贴碳纤维布对本桥进行加固。
四、加固设计
通过计算，在箱梁梁底粘贴碳纤维布进行加固，加固后结构安全系数可达到1.21，箱梁抗弯承载能力可以提高25%以上。主线桥加固计算分析结果见表：
从上表可以看出，主线桥梁底粘贴碳纤维布加固后，箱梁抗弯承载能力有了较大提高，加固效果明显。
五、粘贴碳纤维布施工
5.1施工工艺流程
粘贴碳纤维工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密、牢固性，保证与原结构形成整体，能够共同工作。同时，碳纤维粘贴及养护固化期内，桥面不宜行车。
粘贴碳纤维布施工工艺流程如下：
碳纤维布及配套粘接剂的采购、检验→粘贴部位混凝土表面的裂缝处理→混凝土表面打磨处理→涂刷底胶→用修平胶找平粘贴面或抹曲面→裁剪碳纤维布→刷胶浸渍胶、粘贴碳纤维布→表面防腐处理
5.2施工操作要点
（1）认真阅读设计图纸进行放线定位及各种施工准备工作。
（2）混凝土底层处理
A、清理混凝土表面的劣化层（剥离、蜂窝、浮浆等），并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面。
B、对于混凝土胀裂、钢筋锈蚀的现象，凿除松散部分，进行人工除锈，采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧砂浆作为整平材料填补平整。
C、对宽度<0.15mm的裂缝，用环氧树脂对裂缝进行封闭处理。
对宽度≥0.15mm的裂缝，采用压力灌浆进行处理。
D、对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现的急剧凹陷、构件缺损部位以及表面凸出部分，用环氧砂浆修复打磨平整或圆滑顺畅过渡，以确保结构件表面平整美观。
E、对基面尖锐凸起的部位用角磨机进行打磨至圆滑（R≥20mm）。清理打磨后基面上的粉尘、松散浮渣后，用清水清洗基面，确保粘贴基面上干净、无油污并充分干燥。
（3）涂底层胶
A、按规定的比例把底胶主剂和固化剂置于配胶容器中，搅拌均匀。视现场气温等实际情况，配制适量底胶，确保在适用期内一次用完。
B、用滚筒刷或毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布面积。施工部位的温度应不低于5℃或高于35℃，相对湿度应小于85%，遇雨天混凝土表面结雾或有水分，应用电吹风将潮湿部位表面处理至干燥后方可施工。
C、自然风干至指触干燥后。
（4）粘贴面的修补
A、底胶指触干燥后，若发现粘贴表面上有缺损、凹陷拐角、模板接头处出现的高度差等情况，应用找平胶进行刮填修补，保证模板接头处无明显高度差，缺损、坑洼平缓顺畅，凹陷拐角处填补成R≥30mm的圆角过渡。
B、整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺。
（5）贴碳纤维布
A、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。
B、将配制好的粘结剂（粘浸胶）均匀涂抹于需要粘贴部位的混凝土面上。
C、用滚刷或毛刷均匀、无遗漏地将粘接胶涂在选定的混凝土表面，粘接胶涂布面应不小于所粘贴的碳纤维布大小。
D、在已涂好粘接胶的混凝土表面铺覆碳纤维布，碳纤维布的铺覆方向符合设计要求。
E、用专用胶辊或刮板在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并向一个方向或从中间向两个方向滚动碾压，但不允许来回反复滚动，消除气泡和除去多余树脂，使碳纤维和底层充分粘接。严禁交叉垂直于碳纤维丝方向滚动碾压施工，以免出现折丝弯丝现象。
F、遵循下述自然养护制度：
（a）每处施工完成后，自然养护24小时内应确保不受外力硬性冲击等干扰；
（b）每道工序过程中及完工后，宜用塑料薄膜遮挡以防止风沙或雨水侵袭；
（c）该工程施工过程平均气温一般都高于15℃，自然养护至达到设计强度要求需要3天左右。
G、自然养护至粘接胶完全固化后，检查碳纤维布贴层是否有空鼓或气泡并对其进行处理。
（6）涂刷表面防护胶
在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后，均匀涂刷表面防护胶，形成防护层。
（7）表面涂装
由于对加固补强构件有外观要求，可在补强后涂刷所需色彩和质量的涂层。
对新材料新工艺的涂装，事前要做好充分研究，必要时应进行试验，确认以后方可正式使用。
六、结论
碳纤维布加固桥梁是一项新技术，碳纤维布材料轻，现场粘结无需重型设备。施工简单，便于在桥梁高空作业，可在公路桥梁加固工程中广泛推广。由于南京地区大跨径桥梁的维修加固工程还较少，本文可为以后大跨径桥梁维修加固设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]《公路桥梁加固设计规范》JTJ/T J22-2008
[2]《桥梁结构用碳纤维片材》JT/T 532-2004
[3]郑卫华，邓超.粘贴碳纤维布加固技术在桥梁维修加固中的应用[J].黑龙江交通科技；2013年12期