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某公路桥梁维修改造加固桥墩砼柱/碳纤维加固补强方案（实例）   

一、碳纤维的特性  碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高碳化处理而形成的纤维状碳化合物，它具有优异的物理力学性能，还具有良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性。碳纤维布力学特性有单向300g\200g，抗拉强度有3000Mpa\3400Mpa,厚度有0.111mm\0.167mm。

二、碳纤维布加固补强原理  采用碳纤维布及**粘贴胶组成的复合材料横向包裹在砼柱表面，对砼柱产生侧向约束力，限制了砼柱的横向变形，使砼柱处于三轴受压的应力状态，显著提高了砼柱的竖向承载能力，从而达到对砼柱加固补强的目的。这种加固方法叫作碳纤维约束砼加固方法。其加固补强的基本原理是：碳纤维约束砼是一种被动约束，随着砼轴向压力的增大，横向膨胀变形促使外包复合材料环向受力伸长，对砼柱产生侧向约束力，限制了砼柱的横向变形，使核心砼变为约束砼，使砼柱处于三轴受压的应力状态，从而提高了砼柱的变形能力和承载能力。其受力过程分为二个阶段：**阶段，竖向荷载在未加固柱的极限荷载以内及其附近时，砼处于线弹性阶段，砼柱的变形量很小，碳纤维的环向应变也很小，其对砼柱的侧向约束压力也就很小；第二阶段，随着荷载的增大，柱刚度变低，侧向变形增大，碳纤维环向应变增长，环向约束力线性增加，该约束力限制了砼柱侧向变形的扩大和刚度的降低，使柱砼延性显著增强，从而显著的提高了砼柱的承载力。由此可见碳纤维约束砼柱的总体应力——应变性能成近似双折线关系。因此，碳纤维约束砼主要是在第二受力阶段发挥作用，其效果主要是在实际荷载超过原砼柱所能承受的极限荷载之后体现出来。

三、设计方案  碳纤维加固砼技术有施工方便、工期短、基本不增加构件的体积和重量、不影响构件的外形尺寸和美观、耐腐蚀、造价低等优点，不仅能有效的防止砼构件的碳化，提高砼构件的耐久性，而且在以后的使用过程中无需再投入维护费用。因此在砼结构的加固方面得到了越来越广泛的应用。实践证明，只要设计合理、方法得当，可以达到应有的加固效果。某水库新建放水涵启闭机房工作桥桥墩砼设计强度为C20砼，经检验实际砼强度为C17、C18，未达到设计强度指标，属施工缺陷，需进行处理。经多种方案比较，采取碳纤维约束砼加固方案施工难度小、工期短，且能满足运行要求。本次拟采取碳纤维约束砼加固方案。  具体方案：沿砼柱外表面横向粘贴碳纤维布（碳纤维丝成水平方向），形成环向闭合回路，环向搭接长度不小于150mm；布宽200mm，每道布按零间距、沿柱高自下而上均匀粘贴至柱顶；每道布的环向搭接头错开，沿柱高、在柱的四个侧立面上均匀分布。粘贴好后，再在碳纤维布的表面均匀涂刷一层防火材料。经计算，只要粘贴一层碳纤维布即可满足加固补强的要求。

四、施工方法 （一）加固材料  碳纤维布（规格：300g/m2），**粘贴胶（底胶、修平胶、粘浸胶）。（二）工艺流程  施工的工艺流程应严格按照《碳纤维片材加固修复砼结构技术规程》进行。（三）施工质量控制要点  1、在粘贴碳纤维布前，必须先将柱体表面打磨至新鲜砼面，除去表面杂质、松散层和污染物，并将柱表面清理干净，保持干燥，以确保其粘贴效果。  2、将柱的四角打磨成半径不小于20mm的光滑圆弧；合理使用修平胶进行找平填补并打磨平整，以改善碳纤维的受力状态，充分发挥碳纤维优良的力学性能。因碳纤维受拉特性好，而抗折性能差。  3、底胶和粘浸胶必须涂刷均匀（一般刷1mm后），以免造成界面的剥离破坏。  4、碳纤维布的横向搭接长度必须完全满足设计要求，保证其具有足够的粘结强度，使碳纤维优良的抗拉性能得到充分发挥。  5、修平胶表面指干后刷底胶，底胶指干后及时刷粘浸胶并立即粘贴碳纤维布；碳纤维布粘贴完后，应在其外表面再涂刷一层粘浸胶。以确保粘贴质量和整体性。  6、施工时的环境温度必须在5℃以上。

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