碳纖維板加固技術在橋梁施工中的應用

吳金友

摘 要：對橋梁結構加固技術進行介紹，其中著重對預應力碳纖維板加固技術的研究，從施工控制和施工流程總結了該技術的施工要點，并結合通順河大橋施工案例，具體分析該技術在橋梁工程中的實際應用，取得了良好的施工效果。

關鍵詞：碳纖維板 橋梁施工 通順河大橋

使用橋梁時間越長，其許多病害便會逐漸暴露出來。此時便需要相應技術的支持，增加橋梁使用年限，適當延長橋梁壽命，實踐表明碳纖維板加固工藝能夠從整體上增強橋梁承載能力，提高施工材料重復利用率。材料利用率遠遠要比使用先前加固技術高，具有比較優良的使用前景。目前國內關于預應力碳纖維加固技術的研究多停留于室內實驗階段，因此，有必要在現有理論實踐基礎上，對其進行科學合理的分析，以確定其具體加固構造及總體設計施工方案。

1.碳纖維板加固技術

鋼筋混凝土結構在被加固之時，施工者使用的方法較多，最常見的有粘貼鋼板以及預應力加固法等等。傳統的粘結碳纖維布方法僅僅具有抑制局部裂縫的功能，加固效果不盡人意。而碳纖維板與鋼絞線相比，優勢更加突出，比如：輕質高強以及耐腐蝕還有抗疲勞性強等等，能夠從根本上對梁體進行加固，防止其開裂。另外，有效化解鋼絞線在加固鋼筋之時所產生的不足，能夠增強橋梁承受能力，降低施工成本。

2.施工控制

預應力碳纖維加固板技術屬于一種新型加固技術，施工內容主要包括錨固加工、施加預應力等等。通過在施工過程中的施工控制，可以嚴格控制橋梁加固效果。橋梁施工控制技術不同于施工質量控制的概念，施工質量控制是通過施工單位與監理單位完成，關鍵部位由項目經理及監理工程師親自監督，確保工程施工質量。

施工技術控制指對結構的應力及穩定進行監控，保證結構受力安全達到設計要求。通過監理單位完成，監督施工解決施工質量控制中的關鍵技術問題，是質量保證中的重要環節。施工控制技術是保證橋梁建設質量的手段，施工控制技術包括張拉力監測、梁體應力繞度監測等保障結構安全內容。

3.工藝要點

3.1施工流程

（1）施工準備工作內容有檢查裂縫和混凝土的強度等等。安裝錨桿首先根據設計圖紙進行放樣，確定張拉端錨固裝置區域梁底表面混凝土，梁底表面進行處理，環氧結構膠批嵌1cm開鑿區域，進行壓條安裝。

（2）安裝錨固裝置與梁底間采用環氧結構膠粘貼。采用丙酮碳纖維板表面擦洗，兩端反面涂敷環氧樹脂粘膠劑，經錨頭安裝在碳纖維板上。

（3）安裝張拉設備首先將張拉螺桿穿過已安裝好錨具的錨頭，張拉端側在反力塊與錨固裝置之間安裝反力塊。張拉預應力碳纖維板先將錨具夾片與錨板接觸面涂抹潤滑油，用壓條鋼板將碳纖維板壓至梁底。張拉預應力碳纖維板，用雙螺帽固定張拉螺桿，最后進行防腐處理。

3.2施工監控

施工監控技術應關注梁體的響應情況，監控需對梁體關鍵截面的應力進行跟蹤觀測，根據監控情況對設計張拉預應力作適當調整。預應力碳纖維板加固技術施工監控主要內容從張拉力，錨固體系等方面研究。

（1）按照混凝土橋梁結構實際受力特點，在梁體截面橋面設置豎向位移測點，評估梁體繞度響應的具體情況。混凝土應變監測主要針對預應力碳纖維板張拉引起應力變化較大的截面，分析預應力碳纖維板張拉引起的梁體變化情況。如應變化與繞度監測結果有沖突應根據繞度變化情況綜合判斷。

（2）對預應力碳纖維板張拉采用應力與伸長量雙控的原則，為準確測量預應力碳纖維板的張拉力，考慮錨固體系的構造特點，在張拉端油壓千斤頂與錨固間設置傳感器監測張拉應力值。通過設置壓力傳感器讀取各級張拉力下傳感器讀數，準確獲知預應力碳纖維板張拉力變化情況。

（3）錨固裝置通過群錨連接梁體混凝土，為確保錨固裝置處結構受力安全，對由碳纖維板張拉引起的梁體應力變化進行監測。錨固體系是預應力碳纖維板加固技術的主要構件，進行監控中應對錨固裝置進行重點關注，保障梁體受力安全穩定。

（4）對存在裂縫病害的被加固梁體，為及時了解預應力碳纖維張拉中梁體裂縫變化情況，采用裂縫觀測儀監測關鍵截面的裂縫。分析判斷預應力碳纖維張拉梁底響應情況。通過考慮混凝土橋梁加固特點，預應力碳纖維板加固工藝研究施工中監控測點布設問題。

4.橋梁工程中具體應用

碳纖維板優勢較多，最常見的優勢為高強度以及耐腐蝕性等等，應用領域較為廣泛，尤其是被用加固混凝土結構的項目中。碳纖維板加固工藝能夠對預應力張拉，可把碳纖維板錨固于梁構件中，預應力能夠讓碳纖維板首先受力，通過碳纖維的高強度優勢，對加固梁性能進行適當的調整。

通順河大橋的位置在岳高速公路揚越互通E匝道上，橋梁中體的長度為156m，先簡支結構連續，橋梁檢測發現1-3，1-5號梁馬蹄底面大面積混凝土剝落。根據《公路養護技術規范》（JTG H10-2009）規定要求需進行中修。需對三類以上T梁進行預應力碳纖維板加固。

（1）應當及時處理T梁混凝土中的病害，于馬蹄底部張拉預應力碳纖維板。通過膠黏劑增加T梁受拉區中的預壓應力。按照項目施工之時的具體現狀，采用合理的方式設計項目，提前準備項目進行需要的加固的材料，在項目進行之前，應當準確掌握碳纖維板位置處的混凝土表層的含水數量。如表面溫度<5℃應采取措施處理后施工。

（2）混凝土骨料顆粒的脫落能夠在一定程度上影響碳纖維板加固的實際效果，因此，應當鑿除混凝土表面的松動土層，使用吹風機將梁底部的浮塵吹干凈。適當打磨混凝土的高凸土面，從而在預應力碳纖維和混凝土之間留出足夠的縫隙。如果鋼筋需要位移，那么工作者應當詳細記錄編號。用壓縮空氣吹出灰塵，將藥包置入孔內，直至錨栓接觸孔底。

（3）張拉端底滑槽導軌中心線與梁中心線平行，偏差沿梁全長≤3mm，修整鉆孔偏差使用環氧補膠填補板底與混凝土空隙。張拉前對錨栓的緊固程度檢查，碳纖維板黏貼表面用粗紗布進行糙化處理。碳纖維板刮抹膠液，千斤頂加壓至張拉值100.8kN的5%，分級加壓張拉至張拉應力值100.8kN的10%，如錨具張拉行程位移對應張拉刻錄值>20mm應停止張拉。在滿足張拉應力值要求后，安裝M16錨具鎖固螺栓，慢慢加壓至張拉設計應力值100.8kn的110%，拆除千斤頂。

碳纖維板使用膠黏劑進行固化工作往往需要在適宜溫度條件下才可進行，在>25℃環境下，7d可受力。施工環境≤25℃時，會導致固化時間延長。應采取加溫固化措施。預應力碳纖維板張拉體系中，錨具容易產生銹蝕，所以應避免陽光直射，待檢測合格后，對錨具進行防護。

通順河大橋加固項目完工以后，持續對其進行跟蹤監測，監測項目包括碳纖維表面防護層的顏色、T梁的撓度等。監測結果表明，預應力碳纖維加固系統預應力并沒有產生明顯的變化，橋梁承載能力得到了提高，碳纖維板與T梁底面粘結效果良好。所有變化值在設計許可范圍內。

5.結束語

由此可見，碳纖維板加固工藝已經被廣泛用在建造物加固工作中，工作者施工之時，要深入分析該技術的關鍵，按照施工具體流程，對項目進行監控，保證橋梁項目穩定進行。

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