中圖分類號(hào)U448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）08-0110-03

0 引言

橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，隨著時(shí)間的推移，許多早期建設(shè)的橋梁由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低、使用環(huán)境復(fù)雜以及長(zhǎng)期荷載作用等因素，逐漸出現(xiàn)一系列的結(jié)構(gòu)損傷問(wèn)題，如箱梁底部裂縫、鋼筋銹蝕等[1]。而箱梁作為橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)之一，發(fā)生上述問(wèn)題后不僅降低橋梁的承載能力和耐久性，還對(duì)交通安全構(gòu)成潛在威脅。因此，對(duì)橋梁進(jìn)行及時(shí)的維修加固顯得尤為重要。在橋梁維修加固領(lǐng)域，預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)作為一種新型的、高效的加固手段[2；該技術(shù)結(jié)合碳纖維材料的高強(qiáng)度特性與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在橋梁的受拉區(qū)域黏貼碳纖維板并施加預(yù)應(yīng)力，使其與橋梁結(jié)構(gòu)共同工作，從而顯著提高結(jié)構(gòu)的承載能力和整體性能。與傳統(tǒng)的加固方法相比，預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)具有施工便捷、對(duì)交通影響小、加固效果顯著等諸多優(yōu)點(diǎn)。

該文結(jié)合工程實(shí)例深入研究預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)技術(shù)特點(diǎn)分析、加固方案設(shè)計(jì)、加固機(jī)理、施工工藝、質(zhì)量控制以及實(shí)際應(yīng)用效果等方面進(jìn)行研究，以期為橋梁維修加固領(lǐng)域提供一種更為高效、可靠的加固方案，為橋梁的長(zhǎng)期使用和交通安全提供有力保障。

1預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在梁底部裂縫修復(fù)中的應(yīng)用

1.1工程概況

為研究預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在梁底部裂縫修復(fù)中的應(yīng)用，該文以山西某高架橋?yàn)槔归_相關(guān)研究，該工程第一聯(lián)跨徑尺寸為 3 × 4 0 m+2 × 2 8 . 5 m ，橋面整體采用瀝青混凝土鋪裝，橋面寬度為 1 6 . 5 m ，其橫向坡度為單相 2 % 。橋梁上部結(jié)構(gòu)以預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為主，為單箱5室，梁高為 1 . 8 m ，梁底采用魚腹式弧形斷面設(shè)計(jì)。橋梁的下部結(jié)構(gòu)以肋板臺(tái)為主，實(shí)體墩采用鉆孔灌注樁作為樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)荷載為城市-A級(jí)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

對(duì)該橋梁箱梁底部進(jìn)行查看后，發(fā)現(xiàn)其存在數(shù)條橫向裂縫，其中最大寬度接近 0 . 2 m m ，長(zhǎng)度達(dá)到 8 . 5 m ，同時(shí)箱梁底部還存在網(wǎng)裂等情況。這些病害會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)繼續(xù)發(fā)展，并且對(duì)于橋梁的整體使用壽命造成一定影響[4。因此，須采取合理的處理措施進(jìn)行加固，以此保證箱梁的穩(wěn)固性。

1.2預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固方案

依據(jù)預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)方案，其加固方案示意圖如圖2所示。

按照?qǐng)D2的方案，利用預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)進(jìn)行橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)，該工程使用的預(yù)應(yīng)力碳纖維板技術(shù)參數(shù)如表1所示。

該方案設(shè)計(jì)目的在于：（1）首要提升底部的承載能力，將四條預(yù)應(yīng)力碳纖維板部署在箱梁的底板上；（2）有效解決區(qū)域強(qiáng)度問(wèn)題，在發(fā)現(xiàn)鋼絞線斷裂的腹板一側(cè)，特別增設(shè)一條預(yù)應(yīng)力碳纖維板，提升其承載力。

1.3預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)施工要點(diǎn)

確定修復(fù)方案后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固施工，其整個(gè)施工步驟較多，各個(gè)步驟的施工要點(diǎn)如下所示：

（1）表面處理。先對(duì)修復(fù)的梁體表面進(jìn)行打磨處理，確保修復(fù)區(qū)域不存在尖銳、凸起等情況，保證整體的平整度[5]。

（2）開槽成孔。錨具（張拉器）底座的安裝前，需先進(jìn)行開槽處理，在該過(guò)程中需嚴(yán)格控制開槽深度，確保其略小于 3 c m 的鋼筋保護(hù)層厚度，以此避免對(duì)關(guān)鍵的梁體鋼筋造成不必要的損傷。隨后，根據(jù)精確的設(shè)定位置，采用沖擊鉆技術(shù)，確保垂直向梁體基礎(chǔ)面進(jìn)行精準(zhǔn)打孔，孔的深度被設(shè)計(jì)為略大于螺栓的實(shí)際長(zhǎng)度，具體超出范圍控制在 之間；孔徑稍大于螺栓直徑 最大限度降低對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的潛在影響，力求在加固的同時(shí)保護(hù)梁體的原有結(jié)構(gòu)。

（3）錨栓植入。選用高質(zhì)量的無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)植筋膠和錨固高強(qiáng)度不銹鋼材質(zhì)的螺栓桿，作為植入錨栓，以確保錨固系統(tǒng)的耐久性和抗腐蝕性達(dá)到最優(yōu)。在植筋膠充分固化，其強(qiáng)度完全符合設(shè)計(jì)規(guī)范后，方可進(jìn)行錨具底座的精確安裝。

（4）錨具和碳纖維板安裝。該工序是加固技術(shù)的重要工序，在預(yù)先精確開鑿的槽口混凝土基底上，均勻涂抹一層特制的聚合物砂漿或修補(bǔ)膠，實(shí)現(xiàn)底面的精細(xì)修補(bǔ)與平整化處理。隨后，遵循嚴(yán)格的施工規(guī)范，將固定端與張拉端的錨具底座精準(zhǔn)安裝至預(yù)定位置，并通過(guò)擰緊螺母確保底座的穩(wěn)固性。

在底座安裝妥當(dāng)后，采用高濃度酒精對(duì)碳纖維板上的特定區(qū)域進(jìn)行細(xì)致擦洗，在該過(guò)程中需保護(hù)板面免受損傷。接著，將結(jié)構(gòu)膠涂抹在碳纖維板上，精確控制其平均厚度以及均勻性，厚度控制在 3 m m 內(nèi)，以此確保最佳的黏合效果。最后，將涂好膠的碳纖維板與錨具組件逐一安裝至底座上，并再次擰緊螺母，完成整個(gè)加固流程。

（5）張拉操作。張拉操作是該技術(shù)的核心步驟，在碳纖維板張拉作業(yè)前，首要步驟是進(jìn)行預(yù)緊操作，確保碳纖維板達(dá)到緊繃平直狀態(tài)。隨后，對(duì)整體受力狀況進(jìn)行全面細(xì)致的檢查，特別注意識(shí)別并消除任何受力不均的現(xiàn)象，必要時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行調(diào)整，以保證力的均勻傳遞。進(jìn)入張拉階段，嚴(yán)格遵守對(duì)稱性原則，確保每片T梁兩側(cè)的碳纖維板同步進(jìn)行張拉作業(yè)，以維持結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定。張拉過(guò)程采取分級(jí)實(shí)施的方式，精細(xì)控制每一階段的張拉力度。采用同步頂升千斤頂按0 1 0 % （預(yù)緊） 的張拉程序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，每個(gè)張拉的持荷時(shí)間均為 5 m i n 。為保證較好的張拉效果，需計(jì)算張拉控制應(yīng)力 （MPa），其計(jì)算公式為：

式中， E —碳纖維板的彈性模量（ ； 碳纖維板的應(yīng)變量！ （ % ）。

該文基于上述公式并結(jié)合相關(guān)參數(shù)精確的計(jì)算結(jié)果，將張拉控制力設(shè)定為 1 9 2 k N ，并嚴(yán)格以此為標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)張拉作業(yè)，有效避免超張拉或張拉不足的情況，從而確保張拉質(zhì)量完全符合既定標(biāo)準(zhǔn)與要求。

張拉過(guò)程中，需嚴(yán)格控制伸長(zhǎng)量，不可超過(guò)理論值的 6 % ，一旦超過(guò)后需立即進(jìn)行檢查。為掌握伸長(zhǎng)量的實(shí)際結(jié)果，則按照公式（2）進(jìn)行計(jì)算：

式中， Δ L 一 一碳纖維板實(shí)際伸長(zhǎng)值 （ m m ）； 初應(yīng)力至設(shè)計(jì)張拉力的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值（mm）； 初應(yīng)力以下時(shí)碳纖維板的推算伸長(zhǎng)值（ i n m ）； L 伸長(zhǎng)值（mm）。

預(yù)應(yīng)力碳纖維板的理論伸長(zhǎng)值 （mm）計(jì)算公式為：

式中， F 1 張拉力（N）； A 一 碳纖維板的橫截面積（ ）。

按照上述公式嚴(yán)格控制張拉過(guò)程中的伸長(zhǎng)量，以此避免發(fā)生過(guò)拉現(xiàn)象，保證張拉施工質(zhì)量，張拉示意圖如圖3所示。

（6）壓緊和防護(hù)。完成預(yù)應(yīng)力碳纖維板的張拉工序后，首要任務(wù)是徹底清除碳纖維板邊緣溢出的結(jié)構(gòu)膠，確保表面整潔。緊接著，安裝壓緊條以進(jìn)一步穩(wěn)固碳纖維板的位置。對(duì)于單片梁上的碳纖維板施工完成后，應(yīng)及時(shí)拆卸張拉工具，隨后對(duì)整個(gè)施工區(qū)域進(jìn)行全面清理，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)整潔。為增強(qiáng)錨具部位的防護(hù)性能，采用環(huán)氧砂漿對(duì)固定端和張拉端的錨具進(jìn)行封錨處理，有效隔絕外界環(huán)境對(duì)錨具的侵蝕。同時(shí)，在碳纖維板表面均勻涂抹一層防護(hù)膠，形成一層堅(jiān)實(shí)的保護(hù)層，以抵御日常使用中可能遇到的磨損、腐蝕等不利因素，從而延長(zhǎng)碳纖維板的使用壽命并確保其性能穩(wěn)定。

2 結(jié)果分析

利用預(yù)應(yīng)力碳纖維板完成橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)后，為測(cè)試其修復(fù)效果，對(duì)修復(fù)后的橋梁箱梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并依據(jù)鑒定性荷載試驗(yàn)荷載效率 ψ 指標(biāo)進(jìn)行判斷，即判斷結(jié)構(gòu)是否滿足 0 . 9 5 ？ ψ ？ 1 . 0 5 ，同時(shí)撓度校驗(yàn)系數(shù)是否小于1，以此判斷該技術(shù)的技術(shù)效果。靜載試驗(yàn)使用的加載車輛詳情和參數(shù)詳情如圖4和表2所示。

[注：A為卡車最尾部位置（貨斗下方），B為中部位置（貨斗與前輪之間），C為駕駛室后方位置（靠近發(fā)動(dòng)機(jī)艙）]

在加固后的梁體上部署測(cè)點(diǎn)，部署方案為等距離均勻部署，共計(jì)部署30個(gè)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)靜載試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試后，獲取各個(gè)測(cè)點(diǎn)的荷載效率結(jié)果和撓度校驗(yàn)系數(shù)結(jié)果。隨機(jī)呈現(xiàn)其中15個(gè)測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果，如表3所示。

分析表3測(cè)試結(jié)果得出：通過(guò)預(yù)應(yīng)力碳纖維板進(jìn)行橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)后，靜載荷下，梁體各個(gè)測(cè)點(diǎn)的荷載效率 ψ 值，滿足 0 . 9 5 ？ ψ ？ 1 . 0 5 的標(biāo)準(zhǔn)；并且撓度校驗(yàn)系數(shù)均在1之內(nèi)，其中最大值為0.97。因此，通過(guò)預(yù)應(yīng)力碳纖維板能夠有效完成橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)，在靜荷載下結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生新增裂縫，整體承載力較好，滿足工程的修復(fù)需求。

3結(jié)論

為保證橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)效果，該文結(jié)合實(shí)際工程研究預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)橋梁箱梁底部裂縫的實(shí)際情況進(jìn)行定制，適應(yīng)各種形狀和尺寸的加固需求。這種靈活性使得預(yù)應(yīng)力碳纖維板成為橋梁箱梁底部裂縫修復(fù)的理想選擇；通過(guò)主動(dòng)施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力碳纖維板能夠顯著提高橋梁箱梁底部的剛度和抗裂性能，減少結(jié)構(gòu)變形，確保加固效果。這種主動(dòng)加固方式比傳統(tǒng)的被動(dòng)加固方式更為有效，能夠保證橋梁箱梁底部裂縫的有效修復(fù)。

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