預應力碳纖維板橋梁加固技術發展與應用

韓超偉

摘 要：橋梁經長時間服役，其使用性能及承載能力發生退化，大量舊空心板橋出現鋪裝開裂、鉸縫滲水等病害，空心板之間鉸縫失效嚴重，出現單板受力導致梁板承載力大幅降低，危及橋梁安全。采用預應力碳纖維板加固技術可快速有效地對受損空心板梁進行加固修復，提升橋梁承載能力。鑒于此，文章對預應力碳纖維板橋梁加固技術的發展與應用進行了研究，以供參考。

關鍵詞：預應力碳纖維板;橋梁加固;應用研究

引言

近年來橋梁病害問題日益暴露在公眾視野中。大量舊空心板橋出現鋪裝開裂、鉸縫滲水等病害，導致梁板結構變成單板受力，單板受力承載力大幅降低，危及橋梁安全，成為公路運營的隱患。在實際工程中，對受損構件常采取拆除重建，但很多的橋梁構件（尤其是中小跨徑的梁橋）損傷的程度并不嚴重，如被拆除廢棄，無疑造成資源浪費。因此，對受損橋梁進行加固修復，是經濟可行且安全的必要手段。

1 預應力碳纖維板橋梁加固技術的優勢分析

傳統的加固方法存在施工困難、工期較長、抗腐蝕性差、耐久性差等缺點。使用預應力碳纖維板材加固橋梁技術是近年來在國內外快速發展的加固技術之一，對碳纖維板材施加預應力，可以充分利用碳纖維板材的高強性能，同時還可以改善碳纖維板材與混凝土接觸處的界面黏結應力分布，進而延緩碳纖維剝離破壞。由于碳纖維板材抗拉強度高、耐腐蝕性強、設計方便、施工簡單高效等優點，使得預應力碳纖維板材加固鋼筋混凝土構件的研究近年來在國內外深受重視。

2 橋梁加固技術的發展

加固方法大多基于改善空心板橋的橫向整體性及提高承載力，包括體外橫向預應力加固、橫向粘貼鋼板加固、Π 形鋼板加固法、去梁增肋加固法、縱向粘貼加固法等方法。傳統加固方法存在施工困難、工期較長、抗腐蝕性差、耐久性差等缺點，相比較而言，外貼加勁材料的加固技術具備不需要大型施工設備和中斷交通等優勢，其中預應力碳纖維板材加固橋梁技術脫穎而出。既可提高橋梁結構承載力，又可顯著減小結構變形，提高結構剛度，充分利用材料性能，節省材料及工程造價。

3 預應力碳纖維板在舊橋加固的應用流程

3.1 基底處理

為增強預應力碳纖維板與舊橋結構的黏結性能，確保維修加固效果，加固前先進行基底處理。如果裂縫寬度大于 2mm，則利用環氧樹脂進行灌封處理。修復并打磨舊橋破損和突出部分，完工后及時清洗，確保舊橋表面干凈整潔，為預應力碳纖維板加固奠定基礎。

3.2 錨具安裝

植筋并安裝錨具、張拉機具和碳纖維板，植筋深度應滿足設計要求。植筋膠達到設計強度后安裝錨具裝置、張拉機具和碳纖維板，確保碳纖維板、錨具和張拉機具對中，并在碳纖維板與混凝土結合處涂一層環氧結構膠，便于碳纖維板和混凝土形成一個整體。碳纖維板錨固端固定，使用扭力扳手按照設計要求根據每根螺栓的扭力大小擰緊螺栓

3.3 底層涂料

遵循技術規范要求調配涂料，保證涂料質量，然后科學確定主劑與固化劑的配合比。做好攪拌工作，讓底層涂料攪拌均勻，保證質量合格。底層涂料配制完成后立即涂刷，避免涂料固化。常用滾涂方式均勻涂刷底層涂料，固化后對涂料表面進行打磨處理，讓涂料表面保持順滑，方便后續預應力碳纖維板加固施工。

3.4 預應力碳纖維板安裝及張拉

碳纖維板張拉采用應力應變雙重控制同步千斤頂張拉碳纖維板，通過油壓表控制張拉應力，另外通過儀器觀測粘貼在碳纖維板表面的電阻應變片的變化控制其張拉應力。在加固設計中綜合考慮了張拉可能存在小偏心等因素導致碳纖維板材強度沒有完全發揮的情況，取張拉控制應力為 1000MPa，為實測碳纖維板極限抗拉強度的 45%。碳纖維板采用分級加載，每級加載力為張拉控制應力的 10%。當應力與應變測量結果不一致時，以應力測量結果為準，但測得的應變不應超過初始應變的 15%。在碳纖維板表面粘貼光纖光柵傳感器，以便后期對碳纖維板的長期徐變進行試驗觀測。

3.5 表面養護

預應力碳纖維板粘貼后應該重視養護工作，防止質量缺陷發生，實現對工程質量的嚴格控制。養護一般在施工完成后 24h 進行，也就是纖維板表面硬結固化時，應該開展養護施工，養護時間一般不少于 14d。還要適當采取遮擋和封閉措施，避免風吹、雨淋、人為擾動等因素干擾，讓預應力碳纖維板有效發揮作用，提高舊橋加固質量。此外，在長期荷載作用下，碳纖維板材的徐變會引起預應力損失，對加固的長期效果產生一定的影響，所以橋梁加固完以后，有必要對其預應力損失進行長期觀測并做到及時養護。

3.6 缺陷預防

預防質量缺陷發生，有效保障加固施工效果，提升預應力碳纖維板加固施工質量，是施工中不可忽視的內容。例如，加固前應該對舊橋的損壞部件進行修復，將混凝土表面的疏松、剝落、腐蝕等問題及時修復，露出原結構層，方便預應力碳纖維板粘貼施工。用樹脂砂漿填補舊橋損壞部分，將結構物表面進行認真修補。底漆涂刷時應該確保均勻，并且不得留下遺漏部分，為加固施工奠定基礎。加固橋梁結構的梁、板、柱正截面時，應該確保預應力碳纖維板與構件軸方向垂直，適當采取錨固措施，防止出現松動。正式施工前還要檢測預應力碳纖維板原材料質量，不合格的材料一律不得使用。并注重每個施工環節質量控制，確保每道加固工序質量合格，為提高預應力碳纖維板加固施工效果奠定基礎。

4結語

綜上所述，預應力碳纖維板加固技術在混凝空心板梁加固修復中具有良好的應用效果。能夠有效提高空心板梁橋的承載性能。經驗證，加固后受損混凝空心板梁承載力回復甚至比原先承載力略有提升。與傳統的結構加固方法相比，預應力碳纖維板加固技術具有施工工期短，施工快速、對交通影響小、耐久性好等優點，具有良好的推廣應用價值。

參考文獻

[1] 肖驍 . 預應力碳纖維板加固既有橋梁的應用研究[D]. 吉林大學，2016.

[2] 杜紅靜，趙瑞 . 在役空心板橋加固方法綜述[J]. 城市建設 理論研究（電子版），2014（23）：3968.

[3] 尚守平，張寶靜，呂新飛 . 預應力碳纖維板加固梁橋新技 術的應用[J]. 施工技術，2016，45（4）：95-99，132.