碳纤维单向布具有高强度、高弹性模量和耐久性好等优点。应用专用的树脂和碳纤维布，按设计要求粘贴于砼表面，从而达到结构物加固补强效果。通过对梁、板、柱等进行加固前后大量对比试验，力学性能显著得到提高，据试验研究统计粘贴一层碳纤维单向布的梁板，其抗弯性能可提高5～8%。此技术与其他粘钢、喷射砼等加固技术相比，具有自重小、施工简便、施工周期短和耐久性好等特点。
在美国、日本，上世纪80 年代初就进行了碳纤维加固技术的试验研究，特别是日本，从规范的制定到工程的广泛应用，使碳纤维加固技术已经变得相当成熟，目前已经大量使用此技术。据有关资料统计，仅日本1997年用于加固修复的碳纤维布使用量就达70万m2。我国于上世纪90 年代末开始碳纤维加固技术的试验研究，并在近2～3 年内在房屋建筑中有了一定数量的工程实践，但是在桥梁工程中应用极为有限，目前全国仅有区区数例。我国近两年来，科研单位和院校在这方面的研究和应用做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，使工程降低了费用，同时也取得了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。
2 改建桥梁工程设计简介
团结、冯家、双庙桥等桥梁均在S342 虞宜线上，分别位于无锡锡山羊尖、安镇、查桥等，于1988 年建成。改建桥梁上部结构为1跨、L＝10m 预应力砼先张法空心板梁，未设中央隔离带，内外侧分别为机动车道和人非混合车道，全宽25m，荷载标准为汽车-20 级、挂车-100。随着S342 虞宜线交通量的增长，以上三座桥现有的宽度已不能满足交通量的需要，为确保虞宜线成为锡沪路上城市快速路，需将原况桥梁向南、北两侧拓宽至35m，将原双向四车道桥梁拓宽改建为双向六车道桥梁，并新建人非混合车道桥。原况桥上部结构主梁，对应机动车道和非机动车道部分的荷载均按汽车-20 级、挂车-100 设计，并且拓宽改建后的要求荷载均为汽车-超20 级、挂车-100。
为节省工程投资，利用老桥且根据现虞宜路交通不允许中断的情况，经有关部门批准，确定将全线的预应力板梁（新建桥梁除外） 进行补强加固处理，全线桥梁加固面积284m2。
3 加固方案和材料的选定
3.1 加固方案的选定
由于老桥施工端面状况较好，经过优化方案的比选，最终选用新型的碳纤维复合材料进行补强加固。主要利用它极强的抗拉强度（是普通Ⅱ级钢筋抗拉强度的10 倍以上），其弹模也与钢材相当。其自重轻，对原结构的厚度增加很小，加固后的表面可进行各种装饰喷涂。施工时不需要特殊设备及大型机械设备，不需中断交通。不需大的施工空间，施工周期短。费用比用钢材加固稍高。另外施工简便，适用于要求施工周期短的加固工程。
3.2 材料的选定
日本、美国的一些碳纤维生产企业在国内有很多代理，他们的产品质量不错，并且对施工进行技术指导。从已完成加固的工程量来看，很多项目均采用直接引进成品碳纤维，但费用较高。近期由于国产化系列的碳纤维复合材料的出现，为该工程材料的选用奠定了基础。本次加固采用的碳纤维是从日本引进的原料丝，质量可靠稳定，在国内进行编织生产，大大降低了费用。其各项性能指标已基本达到国外同类产品的水平，可以满足工程的需要。根据对现况梁的受力计算，以及碳纤维布的力学性能及能够有效粘结的最大层数，最终碳纤维布选用CFC-30 型，该产品通过国家级质检部门的严格检验，各项性能指标已达到国外同类产品的水平。
3.3 材料性能
3.3.1 耐久性
桥梁结构长期暴露在室外，平时有风霜雪雨的作用，以及阳光的直接曝晒。冬夏季温差大。大气中的二氧化硫含量高，冬季除冰盐的使用会增加结构物中氯离子的含量，因此，碳纤维材料在桥梁工程中的使用相对于民用建筑而言，提出了更高的要求。针对本桥应该满足的耐久性要求，我们在选择碳纤维布时严格要求其各项耐久性指标，主要有：①暴露于户外的耐候性，②抗紫外线性能。多年加速暴露实验证实，碳纤维的强度和粘着性能在相当于50 年时间内不发生劣化。通过红外线分光实验，确认内部环氧树脂完好无损。
3.3.2 耐热、耐寒性
复合材料在-54℃、23℃、82℃强度不降低。混凝土补强试件从-20℃至50℃，3 小时内10 次循环浸渍，抗弯曲强度不降低。
3.3.3 耐水性
70℃浸渍30 天，抗拉强度、搭接强度不降低。
3.3.4 耐化学腐蚀性
①耐盐水腐蚀性能。复合材料在35℃盐水下，浸泡1 年，强度不降低。
②耐酸性。在10%硫酸浸渍3 个月后，纤维片、复合材料混凝土补强试件强度都不降低。
③耐碱性。复合材料在40℃氢氧化钙饱和盐水中浸泡300 个小时后，强度不降低。
3.4 材料作用
3.4.1 碳纤维单向布，用于加固补强。3.4.2 表面处理树脂，用于被加固砼结构的表面处理。
3.4.3 修平树脂，用于砼结构表面修平。
3.4.4 浸渍树脂，用于碳纤维布的粘贴、浸渍，使其与砼结合成为一个牢固整体。通过采用上述碳纤维复合材料对钢筋梁、板等构件进行补强加固前、后不同类型的力学性能试验研究，以及对施工环境条件、施工工艺的防护层的探讨和研究，并经过反复的实验与检验证实产品质量稳定、优良。
