張拉碳纖維板施工工藝研究1概述據(jù)記錄截止2023年終，在我國(guó)通車公路中，有各種橋梁33.66萬(wàn)座，累計(jì)長(zhǎng)度1474.75萬(wàn)延米，其中：特大橋876座，145.96萬(wàn)延米；大橋23290座，512.53萬(wàn)延米；其余為中小橋。從2023年全國(guó)橋梁普查資料來(lái)看，全國(guó)查出危橋13303座，達(dá)468888延米。危橋的存在，已嚴(yán)重影響到路網(wǎng)和干線的暢通。此外，隨著我國(guó)交通事業(yè)的快速發(fā)展，各級(jí)公路上的交通流量均在不斷增長(zhǎng)，運(yùn)送車輛的噸位有較大幅度的增長(zhǎng)，這對(duì)我國(guó)路網(wǎng)中的橋梁通行能力和承載力均提出了更高更新的規(guī)定。因此，通過(guò)一定的技術(shù)措施，對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、通行能力和技術(shù)狀況差及因其他因素導(dǎo)致的危橋進(jìn)行加寬改造與加固補(bǔ)強(qiáng)，使現(xiàn)有橋梁在此后交通事業(yè)的發(fā)展中保持充足的適應(yīng)性，是我國(guó)交通管理部門要長(zhǎng)期進(jìn)行的一項(xiàng)重要的工作。橋梁加固技術(shù)改造其主線目的是為了恢復(fù)和提高承載力，方法有以下幾種類型：1、加強(qiáng)薄弱構(gòu)件。對(duì)于有嚴(yán)重缺陷或因通行重型車輛而不能滿足安全承載規(guī)定的薄弱構(gòu)件，采用以新材料，增大構(gòu)件的截面尺寸、增設(shè)外部預(yù)應(yīng)力或用化學(xué)粘結(jié)劑粘貼補(bǔ)強(qiáng)材料等補(bǔ)強(qiáng)措施進(jìn)行加固。2、增長(zhǎng)輔助構(gòu)件。3、改變結(jié)構(gòu)體系。碳纖維板張拉施工就是通過(guò)在梁體設(shè)立碳纖維板，然后通過(guò)張拉以提高梁體承載力的一種施工技術(shù)。我公司在廣東杜步大橋的加固施工中在國(guó)內(nèi)公路橋梁加固施工初次采用了該技術(shù)，取得了抱負(fù)的效果。杜步大橋位于原107國(guó)道，現(xiàn)清（遠(yuǎn)）連（州）一級(jí)公路上，中心樁號(hào)為K2177+583.227。橋長(zhǎng)833m，斜交角度90°，橋?qū)?1.5m，跨徑布置為27×30m，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋墩采用柱式墩、樁基礎(chǔ)，支座采用圓形板式橡膠支座。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽車－超20級(jí)，掛車－120。在清（遠(yuǎn)）連（州）一級(jí)公路升級(jí)改造過(guò)程中，由于路基施工標(biāo)段在刷坡施工中防護(hù)不妥，部分巨石砸落到杜步大橋上，導(dǎo)致右幅橋第一跨橋面及梁體嚴(yán)重破壞。依據(jù)橋梁檢測(cè)及設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，加固措施中采用了在其中3片T梁馬蹄側(cè)面張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板以補(bǔ)償原結(jié)構(gòu)承載力。西安瑞通路橋科技有限公司根據(jù)業(yè)主批復(fù)的施工組織設(shè)計(jì)于2023年9月4日至2設(shè)計(jì)與施工工藝流程2.1設(shè)計(jì)概況1、順橋向在T梁馬蹄位置張拉單層碳纖維板，碳纖維板設(shè)計(jì)厚度2.4mm、寬度為60mm，抗拉強(qiáng)度≥2800Mpa，彈性模量≥1.65*10Mpa，極限承載力為403.2KN，張拉控制力為220KN，碳纖維板材料安全性能指標(biāo)必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中強(qiáng)制執(zhí)行條款4.4.2條單向織物（布）高強(qiáng)度Ⅰ級(jí)的規(guī)定。2、預(yù)應(yīng)力碳纖維板通過(guò)固定端與張拉端鋼構(gòu)件與T梁馬蹄側(cè)面連接，鋼構(gòu)件采用Q345鋼，鋼構(gòu)件表面采用整體鍍鋅防銹解決，鍍鋅外面再涂?jī)傻兰t色和銀色防銹漆；固定端和張拉端鋼構(gòu)件與混凝土梁采用M20高強(qiáng)錨栓連接。3、施工完畢后，應(yīng)在碳纖維板外表面涂抹涂料作為防護(hù)。4、只加固第一跨第1＃、2＃、3＃梁，全橋共3片梁。2.2施工工藝流程2.2.1a、施工準(zhǔn)備；b、混凝土表面解決；c、在安裝碳纖維板張拉端和固定端構(gòu)件的位置按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定鉆孔種植高強(qiáng)度螺桿；d、螺桿固化達(dá)成設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開(kāi)始安裝張拉端和固定端鋼構(gòu)件；e、碳纖維板粘貼面在粘貼前用丙酮擦洗干凈；f、在碳纖維板和梁底接觸面上涂抹粘結(jié)劑，錨具底板和梁底接觸面上涂抹粘結(jié)劑；g、安裝碳纖維板；h、張拉碳纖維板并對(duì)梁體撓度變化進(jìn)行觀測(cè)；i、張拉完畢后，在碳纖維板兩側(cè)（含碳纖維板）范圍內(nèi)粉5mm厚粘結(jié)劑作為碳板保護(hù)層；j、在固定錨具螺栓的螺帽處抹一層粘結(jié)劑，所有的金屬件表面再抹一層防銹油脂，然后安裝張拉端與固定端錨具蓋帽；k、在被加固的梁底兩側(cè)范圍涉及蓋帽均采用高強(qiáng)度、高粘結(jié)砂漿保護(hù)涂料涂刷保護(hù)。

2.2.23重要工藝要點(diǎn)3.1施工準(zhǔn)備1、搭設(shè)施工支架、重要材料的采購(gòu)及錨具鋼構(gòu)件的加工制造。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件搭設(shè)適于施工的施工支架。本項(xiàng)目使用的碳纖維板材料為橋梁加固專用材料，設(shè)計(jì)厚度2.4mm，極限抗拉強(qiáng)度為2800MPa，彈性模量為1.65x105MPa，極限承載力為403.2KN，碳纖維板張拉控制力為220KN，為碳纖維板極限拉力的55%，該材料為進(jìn)口的sika供應(yīng)商提供。碳纖維板與梁體粘結(jié)采用SikaDur30粘結(jié)劑；錨具底板和梁底接觸面上涂抹SikaDur31CFN粘結(jié)劑。錨具鋼構(gòu)件采用廠制，錨具加工所用鋼板采用15mm厚A3鋼，錨固螺栓采用M8高強(qiáng)螺栓，張拉螺桿采用8.8級(jí)鋼制M24螺桿。2、施工放樣。在加固的T梁表面按照設(shè)計(jì)圖紙放樣，擬定碳纖維板和兩端錨具位置。放樣采用鋼尺定位，根據(jù)支座位置擬定設(shè)計(jì)位置。3.2砼鑿除及表面解決根據(jù)施工放樣擬定固定錨具和張拉端錨具的位置鑿除梁體表面砼，厚度為1.5cm（即錨具鋼板厚度），以保證粘貼錨具表面與梁體表面水平。在碳纖維板位置處采用角磨機(jī)對(duì)梁體砼表面進(jìn)行打磨，再用干布拭擦，保證粘貼面平整且無(wú)粉塵。3.3植螺栓施工1、植螺栓方法：采用植筋法對(duì)螺栓進(jìn)行安裝，鉆孔直徑應(yīng)與螺栓直徑配套的鉆頭進(jìn)行鉆孔。2、植螺栓用膠和螺栓：植螺栓膠用瑞士喜利得植筋膠，螺栓采用高強(qiáng)錨栓。3、植螺栓定位、鉆孔：在鉆孔前先探明梁體鋼筋位置并作記號(hào)，當(dāng)鉆孔與鋼筋位置發(fā)生沖突時(shí)，適當(dāng)調(diào)整孔位，鉆孔時(shí)應(yīng)垂直梁體，鉆孔深度為15cm。4、清潔孔壁及螺栓：（1）、將吹風(fēng)機(jī)噴嘴進(jìn)一步成孔底部并吹入潔凈無(wú)油的空氣，向外拉出噴嘴，反復(fù)3次；（2）、將硬毛刷插入孔中，往返旋轉(zhuǎn)清刷3次；（3）、再將吹風(fēng)機(jī)噴嘴進(jìn)一步成孔底部吹氣，反復(fù)3次；（4）、對(duì)要植入螺栓上的油污應(yīng)進(jìn)行清理；（5）、植螺栓前用丙酮擦拭孔壁、孔底和螺栓。5、植螺栓：植筋膠采用喜利得專用注射器進(jìn)行灌注，灌注量為孔深的2/3，并保證在植入螺栓后有少許膠體溢出，注入膠體后應(yīng)立即單向旋轉(zhuǎn)插入螺栓，直至達(dá)成設(shè)計(jì)深度，保證螺桿頂端在同一平面上，并校正螺栓的垂直度。膠體完全固化前，不得觸動(dòng)或振動(dòng)已植螺栓，以免影響其黏結(jié)性能。3.4固定端錨具和張拉端錨具的制作：1、固定端錨具和張拉端錨具采用工廠自動(dòng)、半自動(dòng)切割和焊接方法，切割邊沿表面光滑，無(wú)毛刺、咬口等現(xiàn)象。2、錨具黏合面采用平砂輪打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，錨具黏結(jié)面應(yīng)有一定的粗糙度。3、錨具螺栓孔位擬定與制作（1）將螺桿位置印到事先準(zhǔn)備好的膠合板上。膠合板應(yīng)與錨具底板大小相同，并在板上編號(hào)并標(biāo)注方向。（2）根據(jù)印在膠合板上螺桿的位置，用開(kāi)孔器鉆?22mm的孔。（3）、將開(kāi)好孔的膠合板套入螺桿上。若不行則不斷修正孔，直至能順暢地將板套入螺桿。（4）、復(fù)測(cè)膠合板的中線應(yīng)于碳板軸線基本重合。（5）、將錨具送到鐵件加工車間，依照膠合板上孔的位置在錨具底板上開(kāi)孔。3.5固定端錨具和張拉端錨具的安裝與錨固1、錨具與T梁混凝土間采用SikaDur31CFN粘貼，將配好的膠體正面涂抹在清潔的混凝土和錨具黏結(jié)面上，涂膠應(yīng)自上而下進(jìn)行。2、錨具黏結(jié)面上抹膠應(yīng)中間厚兩邊薄，中間涂抹膠的厚度為5mm左右，將錨具預(yù)留孔平穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)螺栓并迅速擰緊螺帽，使錨具與混凝土緊密黏合，清理擠出的多余膠體。3.6張拉碳纖維板1、把錨具與碳纖維板接觸的部位范圍內(nèi)涂上油脂。2、用丙酮將碳纖維板接觸混凝土構(gòu)件的表面擦洗干凈。3、在碳纖維板上抹2-3mm的Sikadur30。4、先在固定端安裝上碳纖維板，然后在張拉端安裝上碳纖維板和轉(zhuǎn)向板。5、在張拉端安裝千斤頂，保證千斤頂中線與碳纖維板中線重合。千斤頂型號(hào)為FYRR-308，最大功率30T,行程210mm。6、先給碳纖維板施加10%的應(yīng)力，使碳纖維板繃直，然后再將力歸零。記錄張拉端夾具的位置，并再次檢查各部件的位置。7、再以20%和60%應(yīng)力給碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力，每一級(jí)張拉結(jié)束后用扳手?jǐn)Q緊螺帽，每一級(jí)之間持荷5分鐘，記錄張拉端夾具的位置，比較實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之間的偏差。8、當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加到100%即張拉力為220kN時(shí)計(jì)算最終碳纖維板張拉伸長(zhǎng)值，并持荷5分鐘。9、張拉結(jié)束后用雙螺帽固定死張拉螺桿。卸除千斤頂。10、切除過(guò)長(zhǎng)的張拉螺桿，螺帽后端留3cm。3.7安裝蓋帽1、將錨具表面涂上一層防銹油脂。2、安裝蓋帽3.8成品保護(hù)1、用Sikadur31CFN填補(bǔ)錨具四周的縫隙。2、用Sikadur31CFN在碳纖維板表面抹5mm厚，150mm寬的保護(hù)層。3、在梁外側(cè)和金屬蓋帽表面滾涂丙烯酸彈性涂料SikagardElastoColorCW兩度。3.9施工安全及注意事項(xiàng)1、施工中應(yīng)嚴(yán)格遵守執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2023)、《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（JTGH30－2023）、《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行施工，做到專用設(shè)備，專職使用。2、為保證施工安全、結(jié)構(gòu)安全及工作的順利開(kāi)展，在施工前必須對(duì)施工機(jī)具、臨時(shí)設(shè)備及其它保障措施進(jìn)行具體檢查、核對(duì)，在保證萬(wàn)無(wú)一失后方可施工。3、碳纖維板為導(dǎo)電材料，使用碳纖維板時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源。使用中應(yīng)避免碳纖維板的彎折。碳纖維板配套樹(shù)脂的原料應(yīng)密封儲(chǔ)存，遠(yuǎn)離火源，避免陽(yáng)光直接照射，樹(shù)脂的配制和使用場(chǎng)合，應(yīng)保持通風(fēng)良好?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)根據(jù)使用樹(shù)脂材料采用相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施。4、在碳纖維板張拉的過(guò)程中，要對(duì)梁體撓度的變化進(jìn)行觀測(cè)，假如撓度變化有異常情況，應(yīng)停止張拉，并檢查因素。4檢查與驗(yàn)收由于張拉碳纖維板施工在公路施工是一項(xiàng)新工藝，沒(méi)有成熟的工藝規(guī)范與規(guī)定，我們針對(duì)設(shè)計(jì)意圖，參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)制定了施工中的控制標(biāo)準(zhǔn)，在施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行。1、錨具鋼構(gòu)件加工檢查與驗(yàn)收錨具鋼構(gòu)件的加工的材質(zhì)、厚度、螺孔位置、螺桿長(zhǎng)度是保證錨具滿足設(shè)計(jì)規(guī)定關(guān)鍵指標(biāo)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定及《機(jī)械加工手冊(cè)》、《公路橋涵施工規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定擬定鋼板采用A3鋼、厚度采用15mm、螺孔位置±1mm、螺桿長(zhǎng)度±0mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收，均滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。2、碳纖維板檢查與驗(yàn)收碳纖維板采用sika成品，其重要指標(biāo)為：設(shè)計(jì)厚度2.4mm，極限抗拉強(qiáng)度為2800MPa，彈性模量為1.65x105MPa，極限承載力為403.2KN，碳纖維板張拉控制力為220KN，為碳纖維板極限拉力的55%，由sika直供商提供并保證其品質(zhì)。現(xiàn)場(chǎng)的檢查重要是成品的外觀，經(jīng)檢查碳纖維板外觀順直、無(wú)毛刺、厚度均勻、與張拉固定頭連接牢固，從張拉結(jié)果看sika碳纖維板質(zhì)量平穩(wěn)可靠，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。3、錨具安裝檢查與驗(yàn)收根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，結(jié)合《公路橋涵施工規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，錨具安裝的允許誤差為±10mm，經(jīng)