梁、板式橋預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)應(yīng)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(duì)預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)作了概述，結(jié)合工程實(shí)例，分析了其施工效益，重點(diǎn)對(duì)施工材料與方案選取、支座及錨栓安裝、荷載試驗(yàn)對(duì)比等內(nèi)容進(jìn)行了介紹，通過加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)的應(yīng)用，可提高工程施工效率，保證施工質(zhì)量。

梁；板式橋；預(yù)應(yīng)力；碳纖維板帶；加固

1 引言

預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)具有施工便捷、工效高、適用面廣等特點(diǎn)，并且其會(huì)不影響建筑物的正常使用，增加橋梁壽命，因此加強(qiáng)其技術(shù)在梁、板式橋中的應(yīng)用與推廣，對(duì)于保證施工質(zhì)量，提升施工水平具有重要作用。

2 預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)概述

2.1 材料性能

預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)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(diǎn)：（1）高抗拉強(qiáng)度進(jìn)口碳纖維板材可達(dá)到3000MPa左右；（2）材質(zhì)輕，密度為鋼材的1/5；（3）抗腐蝕能力強(qiáng)，不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，且在氯離子、碳酸和燒堿等作用下，強(qiáng)度降低較少；（4）耐疲勞性能好，施加的預(yù)應(yīng)力可顯著改善受彎構(gòu)件的截面應(yīng)力分布，降低鋼筋應(yīng)力，減小構(gòu)件變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命。

2.2 技術(shù)特性

預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)與傳統(tǒng)的橋梁加固技術(shù)相比，主要有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）加固效果好；由于傳統(tǒng)的加固方法屬于被動(dòng)受力加固，而預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)是變被動(dòng)受力為主動(dòng)受力加固，碳纖維板材材質(zhì)較輕，因此減少了加固材料的應(yīng)力滯后，較充分地利用了加固材料強(qiáng)度。（2）便于施工；由于碳纖維板帶材質(zhì)較輕，張拉機(jī)具和錨固裝置精巧，所以不需要大型機(jī)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(jià)低，施工工期短，并可節(jié)省資金投入，后期維護(hù)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(shù)，雖提高了橋梁的整體承載能力，但在施工完成后的運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)有少量新的裂縫產(chǎn)生，為后期維護(hù)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(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)，阻止了裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，增大了橋梁的整體承載能力，并且在運(yùn)營中沒有發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生。經(jīng)過受力分析比較，鋼預(yù)應(yīng)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(chǎn)生后才參與受力，屬于被動(dòng)受力，而預(yù)應(yīng)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(dān)外力，同時(shí)采用預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)，相當(dāng)于對(duì)底板提前施加應(yīng)力，對(duì)減小裂縫寬度起到非常重要的作用。為此，筆者認(rèn)為粘貼鋼板加固技術(shù)已落后，在預(yù)制、現(xiàn)澆混凝土非預(yù)應(yīng)力板梁、T梁維修加固中，采用碳纖維板帶加固技術(shù)值得推廣。其具體施工工序?yàn)槿缦聨追矫妫?/p>

4 梁、板式橋預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)應(yīng)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(qiáng)度卻是鋼筋的10倍，且其材料發(fā)揮強(qiáng)度時(shí)的變形較大，因此針對(duì)本項(xiàng)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(yù)應(yīng)力碳纖維板帶進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，一般要求長度為15.32m，厚度為1.4mm，寬度為100mm，抗拉強(qiáng)度需大于2400Mpa，伸長率為≥1.7%，而張拉預(yù)拱度應(yīng)控制在2±0.5mm，空心板底部應(yīng)采用高強(qiáng)聚合物砂漿修補(bǔ)。

4.2 張拉錨固體系檢驗(yàn)

本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶兩端錨頭需采用楔形夾片式，兩端錨頭與預(yù)應(yīng)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(shí)在施工過程中，應(yīng)保證所刻錨板凹槽深寬度、鉆孔植筋、反力架位置的準(zhǔn)確性，以提高工作效率。其次張拉所用的千斤頂和儀表應(yīng)在施工前進(jìn)行校驗(yàn)，并根據(jù)線形回歸方程做好張拉強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)張拉過程應(yīng)分四級(jí)張拉，及時(shí)做好伸長量的測量，并時(shí)刻監(jiān)測千斤頂有無漏油和油表數(shù)值。

4.3 表面處理

對(duì)加固橋梁試件上的位置和混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)先進(jìn)行檢查，對(duì)于有破損和裂縫的地方，需使用復(fù)合砂漿來進(jìn)行修補(bǔ)封閉處理，然后再用打磨機(jī)對(duì)需粘結(jié)碳纖維板帶的位置進(jìn)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(nèi)干凈的情況下，將化學(xué)錨栓植入孔內(nèi)直至接觸孔底，并且靜置時(shí)間內(nèi)不可對(duì)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(jié)構(gòu)膠封閉孔洞及支座之間的表面空隙，固化時(shí)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(huán)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(jī)具上安裝好碳纖維板帶之后，需在碳纖維板粘貼適量應(yīng)變片，之后在粘接應(yīng)急片的同時(shí)，需在千斤頂前部安裝力感器，以控制因張拉出現(xiàn)的荷載，并將碳纖維板張拉成需要的程度，同時(shí)待施工完成后，需把張拉機(jī)上的碳纖維板用專用切割機(jī)切斷，以使預(yù)應(yīng)力可釋放到錨具中，隨即也就完成了預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶的加固過程。

4.6 荷載試驗(yàn)對(duì)比

為檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)的效果，應(yīng)對(duì)該橋加固后與加固前進(jìn)行近似同條件的荷載試驗(yàn)研究，以通過基本相同的荷載效應(yīng)下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)對(duì)比，以分析橋梁力學(xué)性能的變化和改善，同時(shí)荷載試驗(yàn)應(yīng)選取跨中截面作為撓度測試截面，加固前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)需進(jìn)行對(duì)比與分析，并要進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)

5 總結(jié)

總之，運(yùn)用預(yù)應(yīng)力碳纖維板帶加固技術(shù)后，梁、板式橋梁總體抗彎承載能力得到明顯增強(qiáng)，經(jīng)過加固后，跨中截面承載能力提高了17.7%-19.6%，達(dá)到了預(yù)期加固的目的。因此在施工過程中，相關(guān)人員可大力推廣該技術(shù)的應(yīng)用，完善施工工序，從而促進(jìn)橋梁建設(shè)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1] 陳旭.預(yù)應(yīng)力碳纖維板技術(shù)在橋梁加固中的應(yīng)用[J].湖南交通科技,2007(1).

[2] 付春青,付建紅,芮朝瑞.預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在舊橋加固中的應(yīng)用[J].山西建筑,2016(3).

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.077