广州大学土木工程学院 广东广州 510006
摘要：近些年以来，伴随着桥梁修复和加固技术需求的不停提升，原材料也随之不停进行创新，碳纤维原材料也在各种桥梁修复与加固中获得了越加广泛的运用。基于此，笔者将结合多年的经验，就碳纤维材料在修复与加固桥梁设计施工中的应用进行分析，希望可以为大家提供一定的帮助和参考。
关键词：碳纤维；修复和加固；桥梁设计施工
我国桥梁项目的发展早已拥有一定的规模，公路交通的数量也在持续上升，汽车通行密度以及汽车承载重量更是随之加大，公路桥梁所承担的负载也越来越多。有一些公路桥梁是我国二十世纪八十年代之前就建造好的，但是由于其建设的承载标准十分低，通常有着承载力严重不足的情况。而在二十世纪八十年代之后所建筑的，在这当中却已经有大部分桥梁呈现出了很多的问题，更有部分在还没有达到使用年限的时候就产生了耐久功效持续退化的情况，切实对负荷能力以及利用年限造成了不良的影响。所以，利用科学的加固与修复技术对策，强化与提升桥梁本身的负荷水平和通行密度，扩大桥梁的应用年限，来契合现如今交通运输的需求就显得非常迫切。
一、碳纤维材料特点与基本性能
碳纤维是为桥梁工程结构进行加固的一种全新有效的原材料，其拥有高效果、高强度、建造便捷、耐力持久与抗化学作用优质、应用范围广泛、密度小，其可以真正保障建造品质，可以有效的修补桥梁结构产生的裂缝，增加桥梁应用的年限等等优势。碳纤维材料由于碳纤维本身排列的角度不一样而致使所有方向的拉伸力度也不一样，碳纤维材料的纤维排列顺序一致和承受力度一样的时候，其拉伸的强度是最大的，相反，则是非常低的。通常来讲，构件弯曲损坏的典型损坏方式是形成横贯受拉区到实际受压区的大型集中裂缝，而构件本身受拉区部位覆盖了碳纤维材料以后，在构件遭受到大幅度力的作用时，裂缝也不会慢慢扩张。所以，桥梁上的集中裂缝逐渐被划分成细小而琐碎的裂缝且均匀的散布在构件身上的受拉区部位，这就让构件截面上的受压部位迅速提高，在碳纤维材料本身可以增强的作用下，受弯构件也能够提升自己的负荷水平，而相对于墩柱结构实际遭受的损坏来讲，关键是纵筋的细微之处设计的并不恰当或者是横向箍筋本身的约束不充足，这就导致墩柱所承受的强度和韧度的标准性太低，这个时候就能够在主筋或者是箍筋出现问题的地方，覆盖上碳纤维材料以及在沿柱的周围覆盖上炭纤维片，因为碳纤维材料拥有的高性能、高效果，就能够有效遏制沿柱的周边出现变形情况，从而增强墩柱本身的强度以及韧度，提升其抗震功效。
相对于普通的结构，就要按照项目的现实情形选择碳纤维板或者是碳纤维片。相对于有很大跨度的结构，或者是重型结构等等非常关键的结构来讲，则需要最先选择碳纤维板。而针对箍筋的加固，或者是对有一定棱角的构件进行加固，则要最先选择碳纤维布。
二、加固设计原理和方法
按照桥梁的基础设计形式，碳纤维加固实际混凝土结构的应用有几个特点。碳纤维材料加固混凝土本身拐弯构件的横截面需要和平面变形的架设相同，并且钢筋和碳纤维材料也应该和混凝土处在一样的位置。
混凝土本身的应力以及应变的关系，受压混凝土的具体应变通常借助利用下发的标准化建议方式，而真正应用的中压变则越过了碳纤维所承受的范畴以外，混凝土结构也被损坏，受拉混凝土原本的应变能力以及趋势就呈现出线性的变化关系。在拉应力远远大于其负荷能力的时候，就会致使混凝土本身的结构丧失效果。加固环节中混凝土和碳纤维材料的结构无法出现滑移的情况，所以需要尽可能的让其结构变得越加简单化，能够大致察觉到碳纤维的结构和钢筋本身的拉应力几乎一样，根据受力同等的基础准则，就能够把碳纤维原本的面积变成相等面积的桥梁钢筋结构。
碳纤维需要设置在受应力桥梁的实际受拉应力部位的下方，要是一定要覆盖在桥梁两侧的时候，就需要局限于四分之一梁高的方位上，而对于两侧的碳纤维材料面积应该要和折减的数量相乘。碳纤维覆盖的厚度不能大于五层，对于多层的碳纤维实际结构来说则要意识到在现实项目中的折减情况，要是层数过多就极易产生脆性病变的问题，分条覆盖的强度要超过整个覆盖的强度，覆盖的时候要确保锚结是否具有很强的稳固性，其长度则要按照计算来获得。一般来说，对桥板开展加固的时候，需要把碳纤维覆盖在桥梁腋处，碳纤维布之间的连接长度需要确保重叠性，重叠的部分都要在十厘米之上。
三、碳纤维材料在加固工程的应用
把混凝土构件内的每一个表面存在的问题（脱落、缝隙、蜂窝等），全都消除干净以后确保整体结构的紧密程度。要是钢筋出现外漏的情况，则要检查其是不是有着损害严重的问题，要是有就需要马上解决，再做好防锈处理。相对于处理以后的桥梁混凝土的构件结构，要是原本的结构强度遭受到了严重的影响，就一定要查找具体的原因，来确保其本身结构表面的完整情况。在桥梁缝隙已经小于0.2毫米的时候，几乎都会利用环氧树脂对其做好涂抹，在缝隙的宽度超过0.2毫米的时候，就需要利用环氧树脂浇灌到出现裂缝的区域内。
贴片的位置需要做好划线以及定位，确保其实际强度契合标准。而针对混凝土表层产生的劣质层，则要利用砂轮开展重复性的打磨处理，观察其表层是否处于平整的状态。混凝土构件的整个表层位置需要借助磨光机进行打磨，确保其表层真正圆滑平整。而结构中要是出现棱角的话，则应该采用砂轮机做好处理，在处理的时候圆弧的半径需要超过二十毫米。在打磨完成的同时，要利用空压机把表面的碎屑清理干净，保障混凝土的表层十分干燥并且没有尘土。把根据预先确定比例调整好的底层涂料的所有主剂与固化剂，都放进固有的容器内进行搅拌并呈现均匀的状态，每一次调整好的量需要在固定的期限内应用完，防止出现过期应用。底层的原材料不可以注入溶剂，在利用滚筒进行涂抹的时候，则应该掌控好每一层的具体厚度。要是周围温度低过五摄氏度，湿度超过百分之八十五，混凝土表层含有水的数量大于百分之八的时候，就要马上停止建造。
结束语：总之，和老旧的混凝土结构加固的形式想对比，碳纤维材料因为其具有强度高、轻松方便和耐久性好等等优点，被普遍应用在桥梁加固的环节中。碳纤维加固方式可以确保桥梁的效果和品质，提升桥梁的利用年限，确保其安全性能。
参考文献：
[1]周建海,余勇强.碳纤维材料在修复与加固桥梁设计施工中的应用[J].交通节能与环保,2017,13(04):63-64.
[2]王攀涪,林晓娟.碳纤维材料在修复与加固桥梁设计施工中的应用[J].黑龙江科技信息,2009(08):207.
作者简介：江祖慊（1996-06-13），男，汉族，籍贯：广东省惠州市，学历：硕士，研究方向：桥梁加固与修补