辽宁省沈吉线旧铁路桥梁碳纤维加固方案

6.2.3.1　概述

辽宁省旧铁路钢筋混凝土桥位于沈吉线K348＋371处，始建于1928年，为1孔跨度5.5m的低高度普通钢筋混凝土梁，两桥台为空腹后墙T形台，桥台在T形后墙设置孔洞，既可节省圬工又可增加泄洪能力。据记载在1979年发现桥台裂纹，后经多次修补，裂纹仍在原部位扩展，台身拱顶及两拱角裂纹已贯通，裂纹最宽的达10mm。原结构体系已转为三铰拱结构状态，梁及两台严重漏水。裂纹状态如图6.15所示。

图6.15　桥梁裂纹及测点布设图（单位：cm）

6.2.3.2　施工

为整治梁及桥台病害，首先对桥面防水层进行重铺。对两桥台宽度不小于0.2mm的裂纹采用环氧树脂灌注封闭，宽度小于0.2mm的裂纹采用渗透型耐候憎水涂料进行涂刷处理。对台身受拉及拱部裂缝采用浸渍碳纤维片材进行粘贴，粘贴宽度为裂纹两侧各50cm。最后用憎水涂料对全桥进行涂刷防护。

由于碳纤维加固混凝土结构对施工工艺要求较高，而专业加固方法略不同，为了对比加固效果，沈阳铁路局对该桥加固选用两家专业施工单位。0号桥台由北京建工华创工程技术有限公司承担加固，1号桥台由重庆运达焊接有限公司承担加固。

一般对裂纹的环氧树脂灌浆补强，和裂纹灌浆后的表面防水涂料施工，与6.2.1和6.2.2案例大同小异。本工程在碳纤维布补强加固上，重点在梁底粘贴了3层规格为FRP300型碳纤维布，粘贴区段为跨中16m范围并与梁同宽（78cm）。在纵向碳纤维布的两端还粘贴锚固用横向碳纤维布2层，宽度1m，并跨过梁底形成U形粘贴至腹板重心轴附近，粘贴加固施工由清华大学土建工程承包总公司承担。加固后，整个桥梁焕然一新，外观技术状态极佳。

6.2.3.3　效果

（1）加固前用钻芯取样法对桥台混凝土强度进行检测，对桥台混凝土不同部位共取样三组，经实验室内抗压试验，三组样本的平均抗压强度分别为16.3MPa、24.6MPa、37.1MPa，满足采用碳纤维加固混凝土结构的技术要求。

（2）加固前、后对梁及桥台的自振特性及裂纹的张合度进行检测。测振仪器采用891—Ⅱ型拾振器。在两桥台拱顶、前墙顶布设横向振动测点，在梁的跨中布设横、竖向振动测点。在两桥拱顶竖向裂纹下方布设张合度测点，采用弓形弹性板ZBY型支座式位移传感器对裂缝张合变形进行检测。加固前、后各测点位置和检测分析方法完全相同。各测点布设见图6.15；主要测试数据见表6.29。

表6.29　钢筋混凝土桥主要试验测试数据表

从表6.29中实测数据可见，加固后较加固前自振频率略有提高，桥台及桥梁横向整体刚度有所增强，提高幅度3.1%～5.7%。梁的竖向自振频率提高幅度较大，分析认为这是与重新铺设防水层有关。从实测的裂纹最大张合度可见，加固后比加固前也略有减小，减小幅度为1.1%～4.4%。(www.xing528.com)

（3）加固效果的预应力混凝土T梁静载试验。

静载试验分三个阶段进行：

第一阶段为静载开裂试验。逐级加载至梁体开裂，以实测采用碳纤维加固的梁体抗裂安全系数。

第二阶段为逐级加载至重裂（简称重裂1），确定加固后梁的重裂弯矩。

第三阶段选择4～5条典型裂缝，将其位置下梁底宽约30cm的碳纤维布磨掉，再进行逐级加载至重裂（简称重裂2），确定梁的有效预应力及评估碳纤维布所起的作用。

三个阶段实测数据及主要计算结果如表6.30所示。

表6.30　静载试验实测数据及主要计算结果

①、② 满足使用荷载作用下不出现拉应力时的荷载及荷载系数。

从以上对实桥加固后动载试验和对31.7m T梁的静载试验分析可知，用目前普遍采用的工艺使用碳纤维增强塑料（CFRP）材料对混凝土结构进行加固可提高结构的耐久性，但对提高结构承载能力的效果不明显。