CFRP增強橋梁關鍵技術應用與分析
——以淮安工程為例

檀俊成，張 榮，朱超宇

(1.蘇州科技大學土木工程學院，江蘇 蘇州 215011； 2.蘇州科技大學江蘇省結構工程重點實驗室，江蘇 蘇州 215011)

0 引言

隨著交通事業的快速發展和交通量的日益增長，橋梁荷載重量也隨之增加，橋梁結構的耐久性逐步降低，其承載力會受到不同程度的影響[1]，對于這些危橋、舊橋進行維修增強，可幫助其恢復工作能力及使用性能，既節省人力物力又滿足了橋梁運營要求。CFRP(carbonfiber-reinforced plastics，碳纖維復合材料)具有強度高、施工快捷及耐久性強等優點，被廣泛應用于橋梁增強項目中。CFRP能有效提高加固后的橋梁整體剛度，在橋梁結構中可用于裂縫修復。CFRP加固技術能保證橋梁結構的耐久性，提升橋梁使用周期內的安全性，體現了現代化增強技術的發展趨勢[2-6]。

隨著江蘇省城鎮體系的調整及新一輪高速公路網和公路過江通道規劃方案的出臺，位于新沂至宣興城鎮聚合軸的京滬高速公路在路網中的骨架地位更加突出，未來將成為貫穿全省的南北公路主通道的重要組成部分。現有公路技術標準已明顯不能適應其功能地位的需要，因此在高速公路網規劃中明確提出了擴建京滬高速公路的方案。

為滿足沂淮江高速公路日益增長的交通需求，遵循“總體擴建、局部新建”的擴建宗旨，將淮安施工5標段的樁號范圍K837+147.384～K846+800.000主體擴建為雙向八車道。本段涉及維修加固的橋梁共4座，均為主線橋擬拼寬利用。大橋技術標準：計算行車速度120 km/h，橋面凈寬2×凈-12 m，設計荷載汽車-超20級、掛車-120。擴建后主要技術指標為：新建橋涵為公路-I級；直接利用原有橋涵：汽車-超20級、掛-120；拼接利用原橋部分： 承載能力極限狀態公路-I級(2015)，正常使用極限狀態汽車-超20級、掛車-120；主線橋標準段橋面凈寬：2×凈19.0 m。

1 大橋病害及增強設計方案

淮安施工5標段維修加固橋梁共計4座，對橋梁現有病害進行技術狀況評定，其中一座橋梁評定等級為l類，三座橋梁評定等級為2類。橋梁存在的主要病害如下：

本標段大部分病害集中在梁底板部位，主要表現形式為縱向裂縫，其中新增的縱向裂縫集中出現在預應力空心板梁橋底板部位，目前尚未出現橫向裂縫。2座空心板橋底板存在較多裂縫修補，表觀質量較差且存在絞縫滲水現象。

大橋承載能力提升抗彎增強設計方案：

梁體出現的所有裂縫。如果裂縫寬度較小且在0.15 mm以內，可直接采用樹脂封閉膠來涂刷封閉裂縫；如果裂縫寬度較大且超出0.15 mm，采用環氧樹脂漿液灌縫來修補裂縫。

空心板梁底板通長縱向裂縫。當裂縫寬度較寬時(寬度大于等于0.18 mm或已經進行過灌縫處治)，且縱向裂縫有滲水或滲水痕跡，處治方式應自上到下解決。底板縱縫腔內通過灌注水泥基灌膠料，從上表面對裂縫進行封堵。腔外底板通過灌縫對裂縫進行封閉。

空心板梁底板通長縱向裂縫。當裂縫寬度較寬，縱向裂縫無滲水或滲水痕跡時，處治方式為底板粘貼雙向CFRP來進行增強加固，以提高其剛度。如果空心板梁存在通長滲水析白的絞縫，則單獨對絞縫進行加固。

2 粘貼預應力CFRP板施工流程及技術要點

本次加固采用成品CFRP及配套預應力錨具，其施工流程如下：

2.1 安裝與錨固

先將CFRP板張拉按照要求固定在對應位置，然后對鋼筋混凝土梁鉆孔。鉆孔過程中，時刻應避免鉆孔位置距離主鋼筋太近而使主鋼筋損傷。

清理預留在鉆孔內的碎渣或灰塵，再植入高強螺桿。由于組合箱梁梁底厚度薄，因此工藝設計選擇高強螺桿M16×250 8.8級鍍鋅鋼，錨固深度95 mm，搭配玻璃管式化學藥劑，避免采用注射式膠配螺桿施工，且需滿足抗震測試。

植筋膠通過固化以滿足設計強度。將錨固塊粘貼在梁的底部，為下一步施工做準備。

2.2 混凝土表面處治

一旦錨固塊安裝到位，及時準確定位需要粘貼CFRP板的位置，然后對該位置附近的混凝土表面進行鑿毛與找平、修補與清潔處治工作。

2.3 CFRP板粘貼前準備

計算與校核CFRP板的合理下料長度并取CFRP板，確保CFRP板精確安置在允許的錨具夾持長度范圍，并及時將其擦拭清潔好。將錨具膠黏劑涂抹在CFRP板表面，放入預應力錨具中并及時擰緊錨具上下板。采用丙酮等清洗劑擦洗CFRP板直至干凈，然后把膠黏劑涂抹在CFRP板和梁底混凝土表面，即需要粘貼的范圍。

2.4 CFRP板安裝與張拉

在錨固塊上定位安裝CFRP板，張拉螺桿和連接螺桿通過套筒進行牢固連接，安裝反力鋼板并把千斤頂按照預定要求準確置于錨固塊和反力鋼板中間，采用張拉力和伸長量雙控措施張拉預應力CFRP板，張拉施工誤差不超過6%。張拉完畢，按照施工順序拆卸千斤頂和反力鋼板等設備，可長期保留錨固塊，以確保在CFRP板在失效情況下可及時更換或二次張拉。利用限位卡板處理好CFRP板-混凝土表面的黏結，采用膠黏劑將CFRP板-混凝土表面空隙大的位置填滿。

3 結論

如果裂縫寬度較小且在0.15 mm以內，可直接采用樹脂封閉膠來涂刷封閉裂縫。如果裂縫寬度較大且超出0.15 mm，采用環氧樹脂漿液灌縫來修補裂縫。

空心板梁底板存在通長縱向裂縫且裂縫寬度較寬時，可采用底板粘貼雙向CFRP加固，以提高底板縱橫向抗裂性能及剛度。

給出成品CFRP及配套預應力錨具增強設計方案及施工流程技術要點，對預應力CFRP板的安裝、預應力張拉、粘貼關鍵應用技術進行分析和總結。