外部粘貼預應力碳纖維板技術加固橋梁結構的工程應用

趙高云

摘 要：文章概述了預應力碳纖維板加固技術，并以某橋梁工程為例，探析了外部粘貼預應力碳纖維板技術在橋梁結構加固工程中的實踐應用，旨在為類似橋梁工程的維護和施工人員提供一定的參考。

關鍵詞：預應力碳纖維板技術；橋梁結構；應用

中圖分類號：TU757 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0158-02

1 概 述

碳纖維板具有非常強的耐腐蝕性能，并且已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)耐腐蝕性能最好的材料之一。

根據(jù)相關研究表明，長時間日照、凍融循環(huán)、弱堿以及弱酸等對碳纖維老化性能、力學性能的影響非常小，被廣泛的推廣和應用在現(xiàn)代建筑施工和維修領域，尤其是橋梁結構加固維護中。

因此，文章針對部粘貼預應力碳纖維板技術在橋梁結構加固工程中的應用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 預應力碳纖維板加固技術的概述

預應力碳纖維板加固技術和非預應力碳纖維板加固技術相比，能夠充分的發(fā)揮碳纖維板材的強度，有效的提高抗變形能力和抗裂能力。

預應力碳纖維板加固技術在橋梁結構加固中的應用，能夠有效的提高結構的抗變形能力，提高橋梁結構承載力的同時，還能夠提高結構的整體剛度；提高構建的抗彎承載力，抑制裂縫的產(chǎn)生；節(jié)省大量的材料和降低成本。

正是由于預應力碳纖維加固技術的優(yōu)越性，被廣泛的推廣和應用在現(xiàn)代橋梁結構加固中。

3 外部粘貼預應力碳纖維板技術在橋梁結構加固工 程中的實踐應用

3.1 工程實例

文章以某橋梁工程為例，該橋梁工程服役時間已經(jīng)超過40年，橋梁全長50 m，雙跨，單跨為19.5 m，橋梁的通行荷載設計為掛80、汽-15。

由于該橋梁運行時間過長，相關部門于2015年，對橋梁進行了檢測，通過檢測發(fā)現(xiàn)該橋梁抗彎剛度嚴重退化，并且存在許多受力裂縫，專家勘查后檢定該橋為危橋，需要對橋梁結構進行加固，綜合各種因素，決定采用預應力探險版技術進行加固，加固施工完成后，碳纖維板和橋梁結構粘結良好，并且和混凝土應變協(xié)調，有效的提高了橋梁結構的抗變形能力、抗裂能力，提高了橋梁結構的整體承載能力，獲得了良好的實踐效果。

3.2 外部粘貼預應力碳纖維板技術在橋梁結構加固工程 中的應用

3.2.1 施工工藝

外部粘貼預應力碳纖維技術的工藝流程表現(xiàn)為：

①施工準備。在進行施工之前，應該對施工現(xiàn)場與被加固構件砼的實際狀況進行調查，然后指定科學的施工方案與計劃，提前準備好施工所需要的機械設備和材料。

②表面處理。外部粘貼預應力碳纖維板技術，是一種有粘貼后張預應力的施工技術，通過化學膠粘劑將橋梁結構和碳纖維板粘結成一個整體，對橋梁結構的裂縫和變形具有非常強的束縛作用。為了保證橋梁結構和碳纖維板具有良好的粘結效果，需要在進行粘貼之前將混凝土表面清理干凈，并采用環(huán)氧樹脂進行橋梁結構裂縫的灌封密封處理，并將混凝土表迷昂打磨光滑，將表面的油污、浮漿等清理干凈，直至混凝土結構表面完全露出來。將裂縫位置的混凝土、雜物等清理干凈，并采用環(huán)氧樹脂將裂縫或者孔隙填平，并用直尺對混凝土表面的平整度進行檢測，如果出現(xiàn)超過允許偏差范圍的現(xiàn)象，必須進行重新找平。

③錨具的安裝。在進行碳纖維板張拉施工之前，需要將錨具安裝在指定的位置，梁底、梁側錨具安裝如圖1、圖2所示，先將安裝位置的混凝土鑿開，然后將環(huán)氧膠泥放置在混凝土表面作為墊層，同時在錨具螺口對應的位置安裝化學錨栓。在進行錨具安裝時應該注意以下幾個方面：保證兩端錨具安裝整齊，保證化學錨栓和環(huán)氧膠泥能夠共同作用；盡可能保證混凝土表面和錨具地板帶齒表面處于同一平面。

④地層樹脂的涂刷。當環(huán)氧膠泥和復合砂漿初凝之后，將碳纖維板材安裝在張拉機具上，在碳纖維板材表面和混凝土表面涂抹專用膠粘劑。

⑤碳纖維板材的張拉。當膠粘劑初凝完成之后進行碳纖維板材的張拉施工，在進行張拉施工之前應該將電阻應變片粘貼在碳纖維板上，同時在張拉機上安裝力傳感器。在進行張拉時應該控制應變和應力，張拉完后需要對橋梁混凝土和碳纖維板之間的粘結狀況進行檢查，如果存在橋梁混凝土和碳纖維板之間存在沒有填充密實的空隙，則應該進行壓板，保證兩個面能夠良好的粘貼。

⑥養(yǎng)護管理。當碳纖維板張拉施工完成之后，應該卸下張拉機具，并進行錨具的防腐處理，在加熱恒溫儀對碳纖維板進行恒溫加熱養(yǎng)護。通電一段時間之后，粘結劑完全的凝固停止加熱，為了防止對碳纖維板造成破壞，還應該用碳板進行覆蓋養(yǎng)護。

3.2.2 荷載試驗

荷載試驗設計。分別對汽-15級、汽-20級分別進行荷載試驗，汽-15級、汽-20級的對象表現(xiàn)為：汽-15級，車C、車D，標重均為300 kN，實際重量分別為302、314（kN）；汽-20級，車A、車B，標重均為200 kN；實際重量分別為201、198（kN）。

測量方法和結果分析。選取10根主梁，編號1-10，測量手段包括兩種：

①利用高精度水準儀進行主梁靜載作用下的變形量進行測量。汽-15級、汽-20級在荷載作用下產(chǎn)生的撓度和梁底碳纖維板張拉反拱量，見表1。

由表1可知，對碳纖維板施加一定的預應力，能夠使主梁產(chǎn)生一定的反向撓度，通過對汽-15級荷載作用下的撓度和預應力反拱量相加，最大變形量為2.5 mm，在4號梁發(fā)生。然后，對汽-20級荷載作用下的撓度和預應力反拱量相加，最大變形量為4.5 mm，發(fā)生在4號梁。由此可見，通過施加一定的預應力面能夠有效的降低主梁荷載作用下的變形量。

②利用粘貼光纖光柵的方式，測量錨具部分和跨中部位的碳纖維板應變力。主梁底部的碳纖維板的應變結果，見表2。

通過對設置的錨具部位的光纖光柵顯示的結果，汽-20級荷載作用下，主梁底部的錨具周圍的碳纖維應變非常小，表明碳纖維板和主梁底部混凝土粘結非常好，而且和混凝土相互協(xié)調。

4 結 語

綜上所述，預應力碳纖維板技術在橋梁結構加固工程中應用，能夠有效的提高結構的抗變形能力，提高橋梁結構承載力的同時，還能夠提高結構的整體剛度，提高構建的抗彎承載力，抑制裂縫的產(chǎn)生，并且還可以節(jié)省大量的材料和降低成本。同時，通過工程實踐，碳纖維板和混凝土的粘結狀況良好，能夠改善橋梁結構內力分布，提高橋梁的整體承載力，而且和混凝土相互協(xié)調，提高加固效果和延長橋梁使用壽命，值得廣泛的推廣和應用。

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