潘鋼山

摘 要：該文通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力碳纖維板的設(shè)計(jì)考慮因素、板材要求及施工工藝三個(gè)方面粗略介紹，說(shuō)明其在橋梁加固中的應(yīng)用及前景，以方便各位同行在今后的加固中不斷改進(jìn)工藝，從而實(shí)現(xiàn)最終的市場(chǎng)普及化。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力碳纖維板 加固 施工工藝

中圖分類號(hào)：TU757 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（b）-0090-01

在橋梁加固中，目前多采用非預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)，其原理為是在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)域用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘貼碳纖維布或板，使其與混凝土共同受力，但該項(xiàng)加固工藝對(duì)碳纖維材料的利用率極低，以碳纖維板為例：其彈性模量約為170 GPa，抗拉強(qiáng)度約為2800 MPa，若要發(fā)揮抗拉強(qiáng)度則需要 1.7%的拉伸應(yīng)變；而鋼筋的彈性模量多為 200 GPa，抗拉強(qiáng)度約為500 MPa左右，鋼筋屈服時(shí)拉伸應(yīng)變約0.15%。當(dāng)碳纖維板材與構(gòu)件內(nèi)部鋼筋共同工作時(shí)，不考慮鋼筋原有的初始應(yīng)變，鋼筋屈服時(shí)碳纖維板材所能發(fā)揮的強(qiáng)度也僅為抗拉強(qiáng)度的 10%，而如果在碳纖維發(fā)揮全部強(qiáng)度所需要的 1.7% 的應(yīng)變下，混凝土結(jié)構(gòu)就已經(jīng)發(fā)生破壞，由此看出，碳纖維材料彈性模量與鋼筋相近，但強(qiáng)度是鋼筋的5倍，因此碳纖維材料發(fā)揮其強(qiáng)度時(shí)變形較大，鋼筋屈服或混凝土破壞時(shí)，碳纖維的強(qiáng)度還沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)可較好的解決這個(gè)問(wèn)題，大大提高碳纖維材料的利用率。

那么，如何才能實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力碳纖維板的強(qiáng)度最大化呢？這就要求我們對(duì)碳纖維板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，從而最大限度的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度最大化。由預(yù)應(yīng)力鋼筋及鋼絞線張拉原理我們不難得出，碳纖維板的張拉同樣需要張拉臺(tái)座及相應(yīng)的夾具。

1 臺(tái)座和夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮的因素

1）安全可靠。安全永遠(yuǎn)是第一位的，只有確保安全可靠才能實(shí)現(xiàn)利益最大化，那么就要求我們的臺(tái)座必須具有足夠的穩(wěn)定性、滿足一定的強(qiáng)度及剛度要求，只有這樣臺(tái)座才不會(huì)出現(xiàn)滑移及扭曲變形等情況，從而達(dá)到安全可靠的要求；而夾具的安全則表現(xiàn)在其應(yīng)有足夠的咬合力，而咬合力的實(shí)現(xiàn)必須要求夾具也具備一定的強(qiáng)度、剛度，只有這樣才能保證夾具在咬合過(guò)程中的牢固性才，從而保證其安全可靠。

2）安裝簡(jiǎn)便。設(shè)計(jì)的臺(tái)座及夾具應(yīng)方便在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，安裝時(shí)對(duì)原結(jié) 構(gòu)損傷小，占用空間小，且能在狹小空間進(jìn)行安裝作業(yè)，這就要求我們?cè)趯?duì)臺(tái)座、夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量選用優(yōu)質(zhì)鋼材，且設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量減小截面面積，在保證安全可靠的情況下使得臺(tái)座、夾具的最小化，從而間接使得安裝簡(jiǎn)便。

3）經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性考慮要從臺(tái)座、夾具的最小化以及碳纖維板強(qiáng)度的最大化入手，因?yàn)橹挥斜ＷC臺(tái)座、夾具的最小化才能節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)安裝的簡(jiǎn)便和材料用量的最小化，間接提高經(jīng)濟(jì)性，而碳纖維板強(qiáng)度的最大化則是經(jīng)濟(jì)性的最好體現(xiàn)，因?yàn)樵谡５募庸淌┕み^(guò)程中碳纖維板的用量相對(duì)較大，如果我們把其強(qiáng)度最大化，則變相的減少了碳纖維板的用量，從而節(jié)約了材料成本，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

4）應(yīng)能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。由于在加固過(guò)程中臺(tái)座、夾具多永久放置在橋梁上，且每個(gè)項(xiàng)目的用量可能會(huì)比較大，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于臺(tái)座及夾具應(yīng)進(jìn)行批量生產(chǎn)，減少因單獨(dú)定做而造成的資金浪費(fèi)。

5）應(yīng)做到標(biāo)準(zhǔn)化。由于現(xiàn)有的規(guī)范對(duì)于預(yù)應(yīng)力碳纖維板的施工技術(shù)還沒(méi)有明確的進(jìn)行規(guī)范，所以作為我們企業(yè)來(lái)講，應(yīng)將其標(biāo)準(zhǔn)化，明確夾具、臺(tái)座的設(shè)計(jì)、施工及各項(xiàng)工藝流程和標(biāo)準(zhǔn)，從而保證大家都能夠按照標(biāo)準(zhǔn)化的要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的加固，為以后行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)提供前期的技術(shù)、資料支持。

2 預(yù)應(yīng)力碳纖維板要求

由于現(xiàn)有規(guī)范沒(méi)有對(duì)預(yù)應(yīng)力碳纖維板做相應(yīng)的規(guī)范要求，故我們采用邊試驗(yàn)邊摸索的方式，總結(jié)成功及失敗的經(jīng)驗(yàn)，不斷的積累。通過(guò)一系列的試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)普通的碳纖維板在張拉的過(guò)程中易于斷裂，為此，我們找了廠家前來(lái)共同查找原因，到底是我們?cè)O(shè)計(jì)問(wèn)題，還是材料的質(zhì)量問(wèn)題，后來(lái)通過(guò)廠家的介紹后得知，普通的碳纖維板在制造過(guò)程中允許存在一定的接頭，也就是說(shuō)存在一定的斷點(diǎn)，而我們?cè)趶埨倪^(guò)程中則可能出現(xiàn)接頭處應(yīng)力不足，導(dǎo)致碳纖維板瞬間出現(xiàn)斷裂，查找到此原因后，我們要求廠家在預(yù)應(yīng)力碳纖維板支座過(guò)程中要求板材在100 m范圍內(nèi)不允許出現(xiàn)接頭，從而保證在張拉過(guò)程中不出現(xiàn)意外斷裂現(xiàn)象，以保證施工質(zhì)量。

3 施工工藝

3.1 臺(tái)座及夾具安裝

在對(duì)碳纖維板進(jìn)行張拉之前應(yīng)確保按圖施工，在安裝臺(tái)座和夾具之前，為了保證牢固性需要在橋梁加固部位鉆孔，但為了不破壞原有的鋼筋結(jié)構(gòu)，在鉆孔前我們先按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣，同時(shí)應(yīng)查閱原有的竣工圖紙，大概了解鋼筋的分布情況，然后用鋼筋位置測(cè)定儀對(duì)各種鋼筋位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，確保在鉆孔過(guò)程中不觸及到梁體的原有鋼筋，從而達(dá)到鉆孔要求。

3.2 碳纖維板涂膠及張拉

碳纖維板的張拉效果是決定加固效果的成敗，因此，應(yīng)作為重要工序進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)、組織措施，為此，應(yīng)先對(duì)碳纖維板施加10%的張拉強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行初張拉，然后卸載后進(jìn)行滿碳纖維板涂膠處理，最后逐級(jí)進(jìn)行張拉，直至達(dá)到張拉要求，最后進(jìn)行超張拉，從而確保強(qiáng)度要求。

3.3 臺(tái)座及夾具防腐處理

臺(tái)座及夾具的防腐也是我們的工作重點(diǎn)。因?yàn)楹笃诜栏霈F(xiàn)問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)影響造成碳纖維板預(yù)應(yīng)力松弛，，為此，我們?cè)趶埨瓿珊髴?yīng)對(duì)其外圍進(jìn)行了防腐處理，以保證其長(zhǎng)期有效工作。

從以上三個(gè)方面粗略的介紹了預(yù)應(yīng)力碳纖維板在橋梁加固中的應(yīng)用情況。希望通過(guò)以上幾個(gè)情況的介紹讓大家對(duì)預(yù)應(yīng)力碳纖維板技術(shù)有個(gè)大致的了解，也為后期的市場(chǎng)化作鋪墊。雖然說(shuō)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有不少家都已研發(fā)和生產(chǎn)了相應(yīng)的臺(tái)座和夾具，但從我內(nèi)心來(lái)講是能夠?qū)⒃擁?xiàng)技術(shù)真正的市場(chǎng)化和規(guī)范化，從而更好的為我國(guó)的橋梁維修加固工作作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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