預(yù)應(yīng)力碳纖維板在梁板防裂處理中的施工要點

雒高創(chuàng)

摘要：隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展，各級公路上的交通流量均在不斷增加，因此，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維護和補強加固引起了工程界的廣泛重視。本文以滬陜高速K1518+707洪慶立交2號主線橋左幅梁板加固為例，闡述了應(yīng)用碳纖維材料對混凝土梁板進(jìn)行結(jié)構(gòu)補強的施工工序、要求及施工要點，旨在為應(yīng)用該技術(shù)提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：碳纖維板;防裂處理;施工要點

滬陜高速商州至界牌段修建于2008年，于2012年8月14日建成通車，是陜西省“米”字型公路的主骨架路段，隨著陜西經(jīng)濟的飛速發(fā)展，近年來交通量逐年大幅增加，使得橋梁長期處于超限服役和疲勞運營的不利狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，洪慶立交2號主線橋左幅梁板底板出現(xiàn)縱向裂縫，影響橋梁安全性和耐久性。根據(jù)橋梁病害情況、荷載試驗及承載能力評定結(jié)果，采用張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板來提高梁體抗彎承載能力，取得了良好的工程效果。

一、工程概況

洪慶立交2號主線橋左幅為1孔30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，共計箱梁8片。箱梁底板橫向裂縫33條，L總=18.3m;底板U型裂縫3條，L總=5.6m;底板縱向裂縫5條，L總=81.0m。

考慮到長遠(yuǎn)運營，對主梁進(jìn)行抗彎和抗剪加固以提高其承載力。加固后橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足現(xiàn)行規(guī)范公路-Ⅰ級荷載并且具有一定安全儲備。本次采用的加固方案為：在梁底設(shè)置預(yù)應(yīng)力碳纖維板以增加梁的抗彎承載能力，提高梁的安全儲備。

二、人員及材料保證

2.1人員保證

預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工作為本項目的施工重點和難點，工藝相對復(fù)雜。為保證工程順利進(jìn)行，需安排有預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工經(jīng)驗的現(xiàn)場管理人員3人進(jìn)場管理，同時抽調(diào)有豐富經(jīng)驗的施工隊進(jìn)場施工，確保施工的安全和質(zhì)量。

2.2材料保證

本文所用的預(yù)應(yīng)力碳纖維板及碳纖維板膠為橋梁加固專用材料，板寬?50mm，厚度4mm，長度26.26m。

本次設(shè)計預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉控制值為1350Mpa，張拉力270KN，伸長量215.3mm。為確保施工質(zhì)量，預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉系統(tǒng)、錨具系統(tǒng)及碳纖維板膠應(yīng)采用同一廠家配套的產(chǎn)品。

三、預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工工藝

預(yù)應(yīng)力碳纖維板粘貼在進(jìn)行裂縫封閉后施工，按照施工計劃，預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工順序由內(nèi)向外依次進(jìn)行，梁底粘貼的三條預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工順序為先兩側(cè)、再中間，采用一端張拉。施工步驟如下：

3.1主要施工步驟

3.1.1施工放樣

按照圖紙放樣，確定碳纖維板和兩端錨固具體位置。放樣可采用鋼尺定位，根據(jù)支座位置確定設(shè)計位置。碳板的張拉端、固定端一定要確保在同一直線上，防止碳板張拉時扭曲、開裂。

3.1.2原梁表面處理

①首先對原梁裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。②將原結(jié)構(gòu)表面的松散混凝土及浮渣、污物等予以清除，將碳纖維板加固區(qū)域打磨平整。

3.1.3鉆植膠錨螺栓

①施工放線采用鋼筋探測儀標(biāo)定螺栓鉆孔位置，如遇到鋼筋需移位，應(yīng)通知技術(shù)人員記錄編號，并調(diào)整安裝孔。②采用電錘鉆孔時應(yīng)保證鉆孔中心線與混凝土梁面垂直，鉆孔中心位置偏差不超過3mm。③采用化學(xué)膠管或植筋膠植入螺栓時，應(yīng)保證孔內(nèi)膠液飽滿且螺栓垂直于梁面。

3.1.4安裝錨具導(dǎo)軌及張拉支架

①張拉端、固定端中心線應(yīng)與碳板中心線平行或重疊，錨具兩端中心延長線按碳纖維板全長計算偏差不得超過±5mm。②錨具安裝的梁面，縱橫方向水平均應(yīng)位于水平尺中央，兩端錨具底部結(jié)合面修磨時可以低于安裝梁面1～2mm。

3.1.5預(yù)應(yīng)力碳板檢查及糙化處理

預(yù)應(yīng)力碳板重點檢查碳纖維板直線度，其全長直線度偏差不得超過20mm;同時對碳纖維板材粘貼表面采用粗砂布進(jìn)行糙化處理，然后使用無水乙醇擦拭干凈。

3.1.6預(yù)應(yīng)力碳板施加應(yīng)力預(yù)張拉

安裝預(yù)應(yīng)力碳板并旋緊螺桿拉直碳纖維板，加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的15%，檢查兩端錨具之間碳纖維板與梁表面是否有間隙，如碳纖維板與混凝土間有高凸接觸點或面，應(yīng)泄壓拆卸打磨后再張拉。

加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的30%，再次檢查是否有障礙物影響，同時，檢查固定端與錨具接觸是否緊密，然后擰緊壓牢固定端所有螺栓。

3.1.7配膠、涂抺結(jié)構(gòu)膠

為了使膠粘劑能充分浸潤、滲透、粘附于碳纖維板材粘貼面，應(yīng)先使用抹刀在碳纖維板材粘貼面刮抹少量膠粘劑，然后按照碳纖維板材寬度方向中間厚、邊緣薄的原則，用力刮抹數(shù)遍。

3.1.8張拉預(yù)應(yīng)力碳板

①碳纖維板刮抹膠液后，重新安裝千斤頂并調(diào)整處于水平位置，加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的15%，刻錄錨具張拉移動起始線。②加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的30%，檢查碳纖維板邊緣與梁表面之間是否有膠液擠壓溢出，如局部未出現(xiàn)膠液擠壓溢出現(xiàn)象，應(yīng)泄壓補充膠液后再張拉;檢測錨具行程位移是否對應(yīng)預(yù)張拉時的刻錄線。③分段加壓張拉至設(shè)計張拉應(yīng)力值的50%、70%、90%、100%，檢測張拉端錨具行程位移是否滿足理論伸長量的要求，按規(guī)范要求張拉端錨具行程位移與理論伸長量誤差應(yīng)不大于±6%。④當(dāng)張拉應(yīng)力值和張拉端錨具行程位移滿足要求后，可用錨具鎖固螺栓，停頓?5?分鐘沒有其它異常情況后，拆除千斤頂和錨具張拉支架。⑤預(yù)應(yīng)力碳纖維板錨固完成后，在梁底橫向每隔2米粘貼鋼板壓條對碳纖維板固定，確保碳板與梁底密貼。

3.1.9固化養(yǎng)護

碳纖維板材膠在施工環(huán)境溫度≥25℃時，七天即可受力;當(dāng)施工環(huán)境溫度低于25℃時，固化時間相對延長;若施工環(huán)境溫度低于5℃時，應(yīng)采取加溫養(yǎng)護固化措施（如紅外線等）或使用低溫固化型產(chǎn)品。

3.1.10檢驗

按照《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》和相關(guān)規(guī)定或按設(shè)計圖技術(shù)要求。

3.1.11隱蔽防護

張拉完成檢驗合格后，使用具有較好粘結(jié)性、防腐性和較好耐久性的聚合物砂漿進(jìn)行封閉。

3.2施工安全及注意事項

（1）為確保施工安全質(zhì)量，以及張拉工作的順利進(jìn)行，在施工前必須進(jìn)行交底，讓施工人員充分了解施工工藝及注意事項，確保各項準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備妥當(dāng)后方可進(jìn)行施工作業(yè);（2）施工時應(yīng)避免碳纖維板的彎折。碳纖維板配套樹脂的原料應(yīng)密封儲存，遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射，樹脂的配制和使用場所，應(yīng)保持通風(fēng)良好?，F(xiàn)場施工人員應(yīng)根據(jù)材料特性采取相應(yīng)的勞動保護措施;（3）在碳纖維板張拉的過程中，要對梁體撓度的變化進(jìn)行觀測，如有異常，應(yīng)立即停止張拉，并檢查原因?，F(xiàn)場人員應(yīng)站在張拉端側(cè)方，防止意外發(fā)生。

結(jié)束語

通過對碳纖維板的應(yīng)用，基本掌握了碳纖維材料的性能與施工方法，認(rèn)識到其在工程中的優(yōu)勢地位，開拓了建設(shè)市場。但其也有一定不足之處：與之相配套的粘合劑熔點低，施工期間受潮濕環(huán)境限制，所以在耐高溫性能方面不足，由于碳纖維屬于柔性材料，在加固特殊構(gòu)件部位時沒有鋼材好，以及碳纖維造價相比鋼材較高等不足之處。

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