ECC高延展性混凝土应用于桥梁抗震加固的施工技术

ECC高延展性混凝土应用于桥梁抗震加固的施工技术

赵萌飞

陕西交控凯达路桥工程建设有限公司  陕西西安  753400

摘要：为了提高桥梁的抗震性能，提出ECC高延展性混凝土应用于桥梁抗震加固的施工技术研究。以聚乙烯醇(PVA)纤维材料为基础，配置了ECC高延展性混凝土，作为具体的加固施工材料，对桥梁进行抗震加固处理。在测试结果中，设计施工技术加固效果最好，对应的弯矩和剪力均优于对照组。

关键词：ECC高延展性混凝土；桥梁抗震加固；施工技术；聚乙烯醇纤维材料；

中图分类号：U414.103文献标识码：A

0引言

ECC高延性混凝土是一种具有高延展性和塑性的新型混凝土，在性能方面，ECC高延性混凝土具有出色的延展性，这意味着它可以在承受荷载时发生较大变形而不破坏、不出现裂缝[1]。同时，其具备良好的塑性，即使在承受荷载时发生一定程度的弯曲，它也能够保持不破坏[2]。由于ECC高延性混凝土的延展性和塑性都非常出色，它能在地震等极端环境下表现出较好的抗震能力。又由于ECC高延性混凝土的水泥石胶凝体含量较低，因此其拌和性和施工性能较好，易于施工。在相关测试中[3]，ECC高延性混凝土不仅具有较高的抗压强度，而且抗拉强度也很高。由于ECC高延性混凝土的以上特性，它也具有很好的耐久性，能够抵抗各种自然环境的侵蚀，从而提高建筑物的使用寿命。由此可以看出，ECC高延性混凝土的这些特性使其在桥梁施工等工程项目中具有广泛的应用前景[4]。

为此，本文提出ECC高延展性混凝土应用于桥梁抗震加固的施工技术研究，具体的施工技术是采用碳纤维增强聚合物（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）格栅来增强ECC复合材料。CFRP材料具有轻质高强的特点，在桥梁结构中具有良好的应力传递能力。通过将CFRP格栅加固到待加固的桥墩墩柱上，可以增加桥墩的受力面积并提高整体的抗震能力。并以实际工程案例为基础，开展了应用测试分析。

1 桥梁抗震加固的施工技术设计

1.1ECC高延展性混凝土配置

随着建筑技术的进步，新型材料不断地被引入到基础设施建设中。其中，ECC高延展性混凝土因其独特的性能特点，在桥梁抗震加固领域受到了广泛关注。CFRP是一种碳纤维增强的聚合物材料，具有轻质高强的特点。当CFRP与ECC结合时，可以形成一种新型的复合材料。CFRP格栅的加入，不仅能够提高ECC的强度和刚度，还可以有效地约束ECC的裂缝发展，进一步提高其抗震性能。

为了保障ECC高延展性混凝土能够在桥梁抗震加固施工阶段充分发挥其作用价值，本文对其进行配置。其中，采用的水泥材料为采用普通PO42.5水泥，对于混凝土中的砂子，本文选取石英砂作为具体的施工材料。考虑到混凝土自身的属性特征，本文在配置的ECC高延展性混凝土中补充了减水剂，具体为聚羧酸减水剂，对应的使用量为所有胶凝材料总量的0.5%。在此基础上，对于与ECC高延展性混凝土最终性能关系最为紧密的聚乙烯醇(PVA)纤维材料，本文选择UF600，其具体的纤维长度为12.0mm，直径为28.0μm，对应的弹性模量和断裂强度分别为35.0GPa，以及1520MPa，其中，具体的断裂伸长率可以达到7.5%以上。结合上述对于ECC高延展性混凝土主要材料的选择，具体的配置比例如表1所示。

表1 ECC高延展性混凝土配比

按照上述所示的方式，实现对ECC高延展性混凝土的配置，为后续的施工提供基础。

1.2桥梁抗震加固施工

在桥梁抗震加固施工中，对待加固的桥梁墩柱进行表面处理，确保其与ECC复合材料有良好的粘结性。然后将CFRP格栅布置在墩柱的表面，再敷设ECC混凝土，形成一层CFRP格栅增强的ECC复合材料。同时，也需要对桥梁的损伤部位进行初步的处理，清除破碎的混凝土、钢筋等。在清理之后，需要对桥梁的损伤部位进行修复。这包括对破损的钢筋进行焊接、对混凝土裂缝进行修补等措施。修复过程中需要注意保证施工的质量和效果，在焊接钢筋时需要确保焊接的质量和位置的准确性。在修复完成后，需要安装新的钢筋或者对原有的钢筋进行加固，根据加固设计方案来进行，确保钢筋的数量、规格。其中，具体的布置位置设置如图1所示。

图1 钢筋布置方式

在钢筋安装完成后，需要进行混凝土的浇注。浇注前需要做好准备工作，检查ECC高延展性混凝土的配合比、搅拌设备的运行情况等。在浇注过程中控制浇注的速度和厚度，确保混凝土的浇注质量和施工的安全性。

桥梁桥墩在地震作用下的破坏主要是由于其受到的弯矩和剪力超过了其承受能力。采用CFRP格栅增强ECC复合材料加固后，桥墩的延性和耗能能力都得到了大幅提升。在地震时，ECC的多点开裂特性可以分散并吸收大量的能量，而CFRP材料则可以有效地承担拉应力，防止桥墩发生脆性破坏，由此完成桥梁抗震加固施工。

2应用测试

2.1测试环境

在对本文设计基于ECC高延展性混凝土的桥梁抗震加固的施工技术实际应用效果进行分析时，已某实际桥梁工程为基础开展了对比测试。对测试工程的基本概况进行分析，其长和宽分别为42.5m和50.5m，整体结构呈现出三跨一联形式，对应的跨度分别为8.50m、25.6m以及8.50m。其中，桥梁上部结构为变截面连续T梁形式，桥梁下部结构为边墩为重力式桥台形式。在墩柱结构配置上，中墩是截面大小为0.50m*0.60m的柱式桥墩结构。在具体的建设阶段，设计抗震规范为8度防烈度，B类抗震设防类别。但是在长期的运行过程中，桥梁的所处环境对于其抗震能力提出了更高的要求，因此需要对其进行加固处理。

在具体的测试阶段，本文分别设置文献[3]和文献[4]提出的加固施工技术作为测试的对照组。

2.2测试结果分析

在上述测试环境的基础上，本文分别统计了不同施工技术下，测试桥梁的抗震能力，具体的数据结果如表2所示。

表2 不同施工技术应用效果对比表

结合表2所示的测试结果可以看出，在三种不同施工技术下，本文设计基于ECC高延展性混凝土的桥梁抗震加固的施工技术加固效果最好，对应的弯矩和剪力均优于对照组。

3结束语

无论是从保障桥梁稳定性的角度出发，还是从道路安全的角度出发，结合实际情况对桥梁进行加固处理都是极为必要的。本文提出ECC高延展性混凝土应用于桥梁抗震加固的施工技术研究，采用CFRP格栅增强ECC复合材料来约束待加固的桥梁墩柱。这种技术能够提高桥墩在地震中的延性和耗能能力，从而增强桥墩的抗震能力。借助本文对于桥梁抗震加固施工技术的研究，希望可以为实际的桥梁性能维护提供有价值的参考。

参考文献

[1]郭文华, 丁宇航, 赵大亮, 等. 基于正交试验的大直径盾构下穿高铁桥梁的加固措施优化设计[J/OL]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 08(46): 1-12.

[2]孙傲, 张泽丰, 方鸿. 基于地震损失的桥梁抗震加固策略优化[J]. 公路工程, 2023, 48(03): 42-48+89.

[3]黄金梅. 高烈度区临近服役期桥梁的抗震加固研究[J]. 建筑机械, 2023(04): 116-121.

[4]陆全民. 市政公路与桥梁过渡段抗震加固设计及伸缩缝施工分析[J]. 甘肃科技, 2022, 38(18): 29-31.