壹.概述
碳纖維單向織物具有強度高、彈性模量高、耐久性好的優點。根據設計要求在混凝土表面應用特殊樹脂和碳纖維布，以達到結構的加固效果。通過對加固前後梁、板、柱的大量對比試驗，力學性能得到了顯著提高。根據試驗研究，粘貼壹層碳纖維單向布可以提高梁、板的抗彎性能5 ~ 8%。與粘鋼、噴射混凝土等其他加固技術相比，該技術具有自重小、施工簡單、工期短、耐久性好等特點。
美國、日本等國家從上世紀80年代開始實驗研究，現在這項技術已經得到廣泛應用。據相關統計，1997年僅日本用於加固修復的碳纖維布用量就達70萬m2。近兩年來，我國科研機構和高校在這方面做了大量的研究和應用，生產了壹系列碳纖維復合材料，降低了工程造價，同時獲得了成熟的設計方法和施工經驗，為廣泛推廣這壹技術創造了有利條件。
二、立交橋改造工程設計簡介
健翔立交橋位於北京北四環與八達嶺高速交叉口，1998建成。該橋上部結構為6跨預應力混凝土簡支梁，L = 18m。中間有隔離帶，兩側為雙向機動車道，兩側為非機動車道，總寬55m。隨著城市交通量的增長，現有的立交橋寬度已經不能滿足交通量的需要。為保證四環路成為城市快速路，需要將現有橋梁南北兩側拓寬至72米，將兩外側現有非機動車橋改建為輔橋，新建非機動車橋。目前橋梁的上部結構主梁和中墩蓋梁荷載按汽車-超20級和拖車-120設計，而非機動車道對應的上部結構主梁和中墩蓋梁荷載按汽車-超20級和拖車-80級設計，改建為公路橋後所需荷載為汽車-超20級和拖車-65430。目前非機動車橋主梁拆除更換，但各墩蓋梁的機動車和非機動車中間並未斷開，為三跨壹聯的變截面普通鋼筋混凝土連續結構。
經過反復核算比較，為了最大限度地減少蓋梁正負彎矩中鋼筋的工作量，壹方面采取措施減輕橋梁自重，將混凝土橋面改為輕質(容重為19KN/m3)混凝土橋面；另壹方面加寬了中墩蓋梁下墩柱的寬度，蓋梁的正負彎矩和剪力也相應減小，使蓋梁對應機動車部分的現有配筋配置能夠滿足設計要求，而輔路(現非機動車橋為了節省工程投資， 並根據不允許中斷四環路交通的情況，經有關部門批準，確定對全橋五排橋墩蓋梁的20個正負彎矩區進行加固，全橋蓋梁加固面積為395m2，具體加固位置如圖所示。
三、加固方案和材料的選擇
1?加固方案的選擇
各橋墩蓋梁原設計隱形，給加固工作帶來很大困難。最早提出了噴射鋼纖維混凝土外包鋼板的加固方案。由於主梁梁端在跨度處距離蓋梁外側僅5cm，以上兩種方案經過計算比較和施工空間的限制，可行性較小，最終選擇了碳纖維復合材料進行加固。碳纖維布的極限抗拉強度比普通鋼筋高10倍以上，彈性模量與鋼筋相近，更適用於加固鋼筋混凝土結構。另外，施工簡單，適用於工期要求短的加固工程。
2?材料的選擇
近兩三年來，我國引進了美國和日本生產的碳纖維復合材料，並進行了壹些工程加固，取得了較好的效益，但成本較高，影響了其推廣應用。最近國產系列碳纖維復合材料的出現，為這種工程材料的選擇奠定了基礎。經比較，采用北京鐵華大眾科技發展有限公司的碳纖維布及配套樹脂，其中碳纖維布采用進口優質絲綢，質量可靠穩定，成本低廉。產品通過了國家質檢部門的嚴格檢驗，各項性能指標達到了國外同類產品的水平。以下是碳纖維單向織物和配套樹脂的規格以及與日本同類產品的性能對比結果(新日鐵系列指標)。
通過使用上述碳纖維復合材料對加固前後的梁、板、柱進行不同類型的力學性能試驗研究，以及對施工環境條件和施工工藝保護層的探討和研究，經反復試驗和測試，證明產品性能穩定，質量優良，已應用於航天、航空和軍事領域，現已批量生產。
四、施工技術
為保證彎曲鋼蓋梁結構的原受力鋼筋和加固碳纖維能同步工作，應盡量縮短原鋼筋和碳纖維的應力應變差，並在蓋梁加固時考慮卸載措施。 從而延緩原蓋梁結構的鋼筋應力向碳纖維傳遞的時間，主動改善蓋梁結構，使原鋼筋和碳纖維在破壞時分別進入極限狀態，顯著提高蓋梁的整體強度。 ？蓋梁加固卸載措施:拆除低原始荷載標準的主梁→粘貼碳纖維布加固→安裝新標準荷載的主梁。
鋼筋施工技術
1?打磨鋼筋混凝土表面，去除風化層，露出新茬，清除灰塵，保持清潔。
2?表面處理樹脂應均勻塗在待施工的界面上，不得有遺漏。
3?當表面樹脂不粘手時，用流平樹脂找平基面，使基面平整無凹陷。
4?等流平樹脂基本固化後，再在上面均勻塗刷浸漬樹脂，厚度約3 ~ 5 mm，不能有過大、過薄或遺漏。
5?將碳纖維單向布展開拉緊，平鋪在塗有浸漬樹脂的基面上，然後用專用工具反復滾壓，消除單向布與浸漬樹脂之間的空氣，使單向布完全浸漬樹脂，碳纖維單向布應平直，中間無孔洞和氣泡。
鋼筋位置圖
6?二層及以上單向布的鋪設與第4、5項的操作和要求相同。
7?單向織物鋪卷最後壹層後，應進行最後壹次壓平整理，然後塗浸漬樹脂，厚度約為1 ~ 2mm。
8?加固層的固化時間約為7天。固化後，可根據設計要求塗刷保護性和裝飾性面漆。
所選保護層具有優異的抗老化和耐介質腐蝕性能，可在-50℃ ~ 120℃的溫度下長期使用。該材料已在中央電視塔、三峽工程西陵長江大橋等多項重點工程中使用，效果良好。？健翔立交橋加固工程於2000年6月初開工，2000年7月初竣工，歷時約30天。碳纖維布與梁表面粘結良好，施工質量達到了滿意的效果。
動詞 （verb的縮寫）鋼筋的優點及討論意見
1?碳纖維布重量輕，施工時不需要任何重型設備，而且很薄，不需要很大的空間，特別是在本工程鋼筋空間緊張的情況下。
2?粘貼高強度、高彈性模量的碳纖維加固鋼筋混凝土結構，也能達到與鋼板同樣的加固效果，但其結構重量並未增加，外觀輕巧美觀。
3?具有優異的耐久性，因為只采用碳纖維和匹配樹脂進行加固，不會生銹，具有耐酸、耐堿、耐鹽和大氣環境腐蝕的性能，碳纖維布具有優異的耐化學性。
4?在健翔立交橋加固工程中，采用碳纖維復合材料加固中墩蓋梁，經初步計算，為工程節約資金約2500萬元，縮短了工期，還解決了施工期間交通不間斷的問題，取得了較大的經濟效益和社會效益，受到了有關單位的好評。
5?為促進這壹新技術、新材料的快速發展，建議有關單位盡快組織力量，制定完整的設計、施工、質量檢驗和驗收標準等技術規範。
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