復合材料在建橋及修補加固橋梁方面的應用

張瑩

摘 要： 復合材料是由纖維加強材料、樹脂以及填充物和增加劑組成的合成材料。在合成材料中，纖維具有很高的強度和抗拉性，而樹脂又具備了較強的抗壓強度和粘合度，能夠提升整個材料在建橋方面的承載能力。填充物可以有效降低生產成本降低材料收縮對工程質量的影響，而增加劑則可以改善復合型材料的力學性能和物理形成，在橋梁建設方面有著廣泛的應用前景。本文主要結合實際情況，就復合材料在建橋以及修補和加固方面的應用情況進行了分析，希望通過本次研究對同行所有助益。

關鍵詞：復合材料 建橋 橋梁加固 應用

中圖分類號：U444 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0318-01

橋梁建造、維護、修補以及升級改造是提升橋梁的使用壽命和橋梁工程建設施工的重要問題。而在這些工程施工建設中積極應用復合型材料能夠顯著提升橋梁的強度、耐腐蝕性和熱膨脹率。目前復合型材料逐漸應用到橋梁建設、修補加固等領域之中，應用效果顯著。本次主要結合作者多年來的工作經驗，就復合型材料在橋梁建設以及修補加固等方面的應用情況進行了分析，希望通過本次研究對更好的提高橋梁施工質量有一定幫助。

一、復合材料在建橋方面的應用分析

1.應用橋梁密封

橋梁維護和監測是橋梁一個十分重要的組成部分，在橋梁檢測過程中存在的主要問題是：必須容易維護，否則橋梁將會被關閉，影響到橋梁車輛通行，而對于跨度較大的橋梁來說，密封性的成本比較大。現階段對于橋梁還沒有比較完善的質量監測手段，使得一些使用時間比較長的橋梁損害比較嚴重。而在橋梁維護和監測過程中用用復合材料對橋梁進行密封，不僅可以顯著降低橋梁維護和監測的人工和資金成本，而且還有利于對橋梁的性狀進行優化，保證最小的氣動荷載。

2.應用于橋面建設施工

在橋梁橋面施工建設過程中，增強鋼筋由于雨雪引起的腐蝕現象是混凝土橋面性能退化的主要原因，橋面反復的結冰和解凍過程會進一步降低橋面的使用壽命。而在橋面施工過程中應用復合材料可以大大解決上述存在的問題。復合材料可以用于混凝土橋面的加固材料和模具材料，復合材料應用到橋面施工還可以大大縮短施工周期，可以顯著提升橋面的耐久性，維護比較方便。目前，復合材料應用到橋面施工的結構主要有三種類型，一種是FRP位于平面的結構，一種可以改變形狀的FRP增強棒料，還有一種是特制的拉擠工藝實現的FRP結構形式。這三種結構在國外的橋梁建設中都進行了廣泛的實驗，并且取得了很高的應用效果。此外，還有一種應用比較廣泛的結構是帶有模壓鋼板的混凝土復合材料橋面結構形式，在這個結構中模壓鋼板作為建筑結構的永久性模板并且作為固體水泥的拉伸增強體。

二、復合材料在橋梁修補加固方面的應用分析

1.施工工藝分析

復合材料在橋梁修補加固施工中的應用主要包含了以下幾方面內容：首先，做好施工前的準備工作，明確好施工范圍，做好需要修補和加固橋梁的清理工作，保證施工能夠順利進行；其次，做好混凝土基底處理。將其中存在的雜質、塵土全部清理出去，并做好分基底切割工作，確保施工質量；再次，基底清理完畢后，用實現制備好的材料對基底進行涂刷，這個過程一定要細致，然后將復合材料粘貼到涂料上，對橋梁的局部進行修補；第四，上述工作做好之后，需要讓其自然養護24小時；最后，涂裝。這個環節是整個修補和加固工作成敗的關鍵，因此每道工序粘貼過程中都要保證緊密粘貼。在粘貼之前對原裝結構表面進行處理十分關鍵，要盡可能的保證其表面平順，減少粘貼后發生鼓包現象，對于鼓包這方面的檢查一定要細致，按照國外國家的要求，對于鼓包直徑大于10mm，小于300mm的每平米不能超過10個，如果超過或者鼓包直徑超過30mm則視為不合格，需要進行修補。在修補過程中應該結合具體的工況采用合適的方法進行，可以向鼓包內注入樹脂，或者用環切刀注入樹脂。

2.應用案例分析

最早將復合材料應用到橋梁修補加固工程的國家是瑞典。上個世紀九十年代末期，在瑞典的伊巴赫橋加固時應用了復合材料。該橋總長度為228m，是多跨連續箱梁，存在損壞的橋梁長度為39m，原計劃使用鋼板對其加固，后來改為使用CFRP板進行加固。在施工過程中一共使用了兩塊1.75mm*50mm*5000mm的CFRP板和一塊2mm*150mm*5000mm的CFRP板，總重量為6.2公斤，橋梁加固后滿足承載需求。

3.復合材料在橋梁修補加固應用過程中需要注意的幾點問題

首先，復合材料和混凝土材料之間的粘連度是影響橋梁承載能力的重要因素之一，因此，在橋梁修補加固中應用復合材料一定要想盡辦法提高材料之間的粘合度。加強錨固是當前應該重點研究的領域；其次，復合材料抗剪強度比較低，延伸性不是很好，所以在應用過程中一定要密切注意材料受力不均勻的現象，采取必要措施分散材料的受力程度；其次，復合材料在空氣老化速度比較快，因此，橋梁加固修補過程中應用復合材料一定要考慮到老化問題，在材料外觀設置保護層是比較好做法；最后，我國橋梁加固修補應用復合材料沒有完善的施工標準和制度，因此，就要求各個部門積極研究，建立統一的設計和施工規范。

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