梁、板式橋預應力碳纖維板帶加固技術應用及推廣

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作了概述，結合工程實例，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、荷載試驗對比等內容進行了介紹，通過加強預應力碳纖維板帶加固技術的應用，可提高工程施工效率，保證施工質量。

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，因此加強其技術在梁、板式橋中的應用與推廣，對于保證施工質量，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概述

2.1 材料性能

預應力碳纖維板帶加固技術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）材質輕，密度為鋼材的1/5；（3）抗腐蝕能力強，不產生電化學腐蝕，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件的截面應力分布，降低鋼筋應力，減小構件變形，提高構件的疲勞壽命。

2.2 技術特性

預應力碳纖維板帶加固技術與傳統的橋梁加固技術相比，主要有如下技術優勢：（1）加固效果好；由于傳統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是變被動受力為主動受力加固，碳纖維板材材質較輕，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，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現有少量新的裂縫產生，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，阻止了裂縫的進一步發展，增大了橋梁的整體承載能力，并且在運營中沒有發現新的裂縫產生。經過受力分析比較，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，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已落后，在預制、現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，并時刻監測千斤頂有無漏油和油表數值。

4.3 表面處理

對加固橋梁試件上的位置和混凝土結構應先進行檢查，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

首先需保證在孔內干凈的情況下，將化學錨栓植入孔內直至接觸孔底，并且靜置時間內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構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構反應對比，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，加固前后的試驗數據需進行對比與分析，并要進行施工質量檢驗

5 總結

總之，運用預應力碳纖維板帶加固技術后，梁、板式橋梁總體抗彎承載能力得到明顯增強，經過加固后，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，相關人員可大力推廣該技術的應用，完善施工工序，從而促進橋梁建設事業的進一步發展。

[1] 陳旭.預應力碳纖維板技術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