胡明華

重慶市彭水苗族土家族自治縣公路局

梁、板式橋預應力碳纖維板帶加固技術(shù)應用及推廣

胡明華

重慶市彭水苗族土家族自治縣公路局

本文對預應力碳纖維板帶加固技術(shù)作了概述，結(jié)合工程實例，分析了其施工效益，重點對施工材料與方案選取、支座及錨栓安裝、荷載試驗對比等內(nèi)容進行了介紹，通過加強預應力碳纖維板帶加固技術(shù)的應用，可提高工程施工效率，保證施工質(zhì)量。

梁；板式橋；預應力；碳纖維板帶；加固

1 引言

預應力碳纖維板帶加固技術(shù)具有施工便捷、工效高、適用面廣等特點，并且其會不影響建筑物的正常使用，增加橋梁壽命，因此加強其技術(shù)在梁、板式橋中的應用與推廣，對于保證施工質(zhì)量，提升施工水平具有重要作用。

2 預應力碳纖維板帶加固技術(shù)概述

2.1 材料性能

預應力碳纖維板帶加固技術(shù)所采用的材料主要是碳纖維板材，與其它加固材料相比，主要有如下特點：（1）高抗拉強度進口碳纖維板材可達到3000MPa左右；（2）材質(zhì)輕，密度為鋼材的1/5；（3）抗腐蝕能力強，不產(chǎn)生電化學腐蝕，且在氯離子、碳酸和燒堿等作用下，強度降低較少；（4）耐疲勞性能好，施加的預應力可顯著改善受彎構(gòu)件的截面應力分布，降低鋼筋應力，減小構(gòu)件變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命。

2.2 技術(shù)特性

預應力碳纖維板帶加固技術(shù)與傳統(tǒng)的橋梁加固技術(shù)相比，主要有如下技術(shù)優(yōu)勢：（1）加固效果好；由于傳統(tǒng)的加固方法屬于被動受力加固，而預應力碳纖維板帶加固技術(shù)是變被動受力為主動受力加固，碳纖維板材材質(zhì)較輕，因此減少了加固材料的應力滯后，較充分地利用了加固材料強度。（2）便于施工；由于碳纖維板帶材質(zhì)較輕，張拉機具和錨固裝置精巧，所以不需要大型機具，只需少許人操作即可完成。（3）耐久性好；碳纖維板材耐腐蝕性較好，可長期使用。（4）綜合造價低，施工工期短，并可節(jié)省資金投入，后期維護工作量小。

3 工程施工效益

在省道S304線石嘴大橋加固維修工程中，采用粘貼鋼板加固技術(shù)，雖提高了橋梁的整體承載能力，但在施工完成后的運營中發(fā)現(xiàn)有少量新的裂縫產(chǎn)生，為后期維護帶來不便。而在省道S304線偏石廟橋加固工程中，在封閉裂縫后，采用體外預應力碳纖維板帶加固技術(shù)，阻止了裂縫的進一步發(fā)展，增大了橋梁的整體承載能力，并且在運營中沒有發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生。經(jīng)過受力分析比較，鋼預應力碳纖維板帶加固板粘貼加固后的鋼板受力是在梁板變形產(chǎn)生后才參與受力，屬于被動受力，而預應力碳纖維板帶加固后的受力是在梁板變形前參與受力，在受力過程中主要由碳纖維板帶承擔外力，同時采用預應力碳纖維板帶加固技術(shù)，相當于對底板提前施加應力，對減小裂縫寬度起到非常重要的作用。為此，筆者認為粘貼鋼板加固技術(shù)已落后，在預制、現(xiàn)澆混凝土非預應力板梁、T梁維修加固中，采用碳纖維板帶加固技術(shù)值得推廣。其具體施工工序為如下幾方面：

4 梁、板式橋預應力碳纖維板帶加固技術(shù)應用

4.1 施工材料、方案選取

由于碳纖維材料彈性模量與鋼筋相近，但強度卻是鋼筋的10倍，且其材料發(fā)揮強度時的變形較大，因此針對本項目橋梁加固方案為：空心板底部采用縱向表層粘貼50mm寬×1.4mm厚預應力碳纖維板帶進行補強，一般要求長度為15.32m，厚度為1.4mm，寬度為100mm，抗拉強度需大于2400Mpa，伸長率為≥1.7%，而張拉預拱度應控制在2±0.5mm，空心板底部應采用高強聚合物砂漿修補。

4.2 張拉錨固體系檢驗

本項目預應力碳纖維板帶兩端錨頭需采用楔形夾片式，兩端錨頭與預應力碳纖維板帶需橫向交叉，平面平行，以有效避免碳板本身的橫向扭曲，同時在施工過程中，應保證所刻錨板凹槽深寬度、鉆孔植筋、反力架位置的準確性，以提高工作效率。其次張拉所用的千斤頂和儀表應在施工前進行校驗，并根據(jù)線形回歸方程做好張拉強度計算，同時張拉過程應分四級張拉，及時做好伸長量的測量，并時刻監(jiān)測千斤頂有無漏油和油表數(shù)值。

4.3 表面處理

對加固橋梁試件上的位置和混凝土結(jié)構(gòu)應先進行檢查，對于有破損和裂縫的地方，需使用復合砂漿來進行修補封閉處理，然后再用打磨機對需粘結(jié)碳纖維板帶的位置進行打磨和平整，直到清除掉粘接部位表面的灰塵、油污等雜物即可完工。

4.4 安裝支座及錨栓

首先需保證在孔內(nèi)干凈的情況下，將化學錨栓植入孔內(nèi)直至接觸孔底，并且靜置時間內(nèi)不可對錨栓觸碰和施加荷載。其次用錨栓定位支座的位置方向安裝錨栓，并沿周邊或邊緣用結(jié)構(gòu)膠封閉孔洞及支座之間的表面空隙，固化時間必須大于30min。

4.5 張拉施工

首先需涂抹碳纖維板膠粘劑，待螺孔中環(huán)氧砂漿凝固后，使用酒精將混凝土和碳纖維板帶相接之面清理干凈，然后用專用膠粘劑將其粘貼面涂滿。其次在錨具固定位置與張拉機具上安裝好碳纖維板帶之后，需在碳纖維板粘貼適量應變片，之后在粘接應急片的同時，需在千斤頂前部安裝力感器，以控制因張拉出現(xiàn)的荷載，并將碳纖維板張拉成需要的程度，同時待施工完成后，需把張拉機上的碳纖維板用專用切割機切斷，以使預應力可釋放到錨具中，隨即也就完成了預應力碳纖維板帶的加固過程。

4.6 荷載試驗對比

為檢驗預應力碳纖維板帶加固技術(shù)的效果，應對該橋加固后與加固前進行近似同條件的荷載試驗研究，以通過基本相同的荷載效應下的結(jié)構(gòu)反應對比，以分析橋梁力學性能的變化和改善，同時荷載試驗應選取跨中截面作為撓度測試截面，加固前后的試驗數(shù)據(jù)需進行對比與分析，并要進行施工質(zhì)量檢驗

5 總結(jié)

總之，運用預應力碳纖維板帶加固技術(shù)后，梁、板式橋梁總體抗彎承載能力得到明顯增強，經(jīng)過加固后，跨中截面承載能力提高了17.7%-19.6%，達到了預期加固的目的。因此在施工過程中，相關(guān)人員可大力推廣該技術(shù)的應用，完善施工工序，從而促進橋梁建設事業(yè)的進一步發(fā)展。

[1] 陳旭.預應力碳纖維板技術(shù)在橋梁加固中的應用[J].湖南交通科技,2007(1).

[2] 付春青,付建紅,芮朝瑞.預應力碳纖維板加固技術(shù)在舊橋加固中的應用[J].山西建筑,2016(3).

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.077