預(yù)應(yīng)力碳纖維板橋梁加固技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用獲獎科研報(bào)告摘要：橋梁經(jīng)長時(shí)間服役，其使用性能及承載能力發(fā)生退化，大量舊空心板橋出現(xiàn)鋪裝開裂、鉸縫滲水等病害，空心板之間鉸縫失效嚴(yán)重，出現(xiàn)單板受力導(dǎo)致梁板承載力大幅降低，危及橋梁安全。采用預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)可快速有效地對受損空心板梁進(jìn)行加固修復(fù)，提升橋梁承載能力。鑒于此，文章對預(yù)應(yīng)力碳纖維板橋梁加固技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力碳纖維板;橋梁加固;應(yīng)用研究

引言

近年來橋梁病害問題日益暴露在公眾視野中。大量舊空心板橋出現(xiàn)鋪裝開裂、鉸縫滲水等病害，導(dǎo)致梁板結(jié)構(gòu)變成單板受力，單板受力承載力大幅降低，危及橋梁安全，成為公路運(yùn)營的隱患。在實(shí)際工程中，對受損構(gòu)件常采取拆除重建，但很多的橋梁構(gòu)件（尤其是中小跨徑的梁橋）損傷的程度并不嚴(yán)重，如被拆除廢棄，無疑造成資源浪費(fèi)。因此，對受損橋梁進(jìn)行加固修復(fù)，是經(jīng)濟(jì)可行且安全的必要手段。

1預(yù)應(yīng)力碳纖維板橋梁加固技術(shù)的優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)的加固方法存在施工困難、工期較長、抗腐蝕性差、耐久性差等缺點(diǎn)。使用預(yù)應(yīng)力碳纖維板材加固橋梁技術(shù)是近年來在國內(nèi)外快速發(fā)展的加固技術(shù)之一，對碳纖維板材施加預(yù)應(yīng)力，可以充分利用碳纖維板材的高強(qiáng)性能，同時(shí)還可以改善碳纖維板材與混凝土接觸處的界面黏結(jié)應(yīng)力分布，進(jìn)而延緩碳纖維剝離破壞。由于碳纖維板材抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、設(shè)計(jì)方便、施工簡單高效等優(yōu)點(diǎn)，使得預(yù)應(yīng)力碳纖維板材加固鋼筋混凝土構(gòu)件的研究近年來在國內(nèi)外深受重視。

2橋梁加固技術(shù)的發(fā)展

加固方法大多基于改善空心板橋的橫向整體性及提高承載力，包括體外橫向預(yù)應(yīng)力加固、橫向粘貼鋼板加固、Π形鋼板加固法、去梁增肋加固法、縱向粘貼加固法等方法。傳統(tǒng)加固方法存在施工困難、工期較長、抗腐蝕性差、耐久性差等缺點(diǎn)，相比較而言，外貼加勁材料的加固技術(shù)具備不需要大型施工設(shè)備和中斷交通等優(yōu)勢，其中預(yù)應(yīng)力碳纖維板材加固橋梁技術(shù)脫穎而出。既可提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，又可顯著減小結(jié)構(gòu)變形，提高結(jié)構(gòu)剛度，充分利用材料性能，節(jié)省材料及工程造價(jià)。

3預(yù)應(yīng)力碳纖維板在舊橋加固的應(yīng)用流程

3.1基底處理

為增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力碳纖維板與舊橋結(jié)構(gòu)的黏結(jié)性能，確保維修加固效果，加固前先進(jìn)行基底處理。如果裂縫寬度大于2mm，則利用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌封處理。修復(fù)并打磨舊橋破損和突出部分，完工后及時(shí)清洗，確保舊橋表面干凈整潔，為預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固奠定基礎(chǔ)。

3.2錨具安裝

植筋并安裝錨具、張拉機(jī)具和碳纖維板，植筋深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。植筋膠達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝錨具裝置、張拉機(jī)具和碳纖維板，確保碳纖維板、錨具和張拉機(jī)具對中，并在碳纖維板與混凝土結(jié)合處涂一層環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，便于碳纖維板和混凝土形成一個(gè)整體。碳纖維板錨固端固定，使用扭力扳手按照設(shè)計(jì)要求根據(jù)每根螺栓的扭力大小擰緊螺栓

3.3底層涂料

遵循技術(shù)規(guī)范要求調(diào)配涂料，保證涂料質(zhì)量，然后科學(xué)確定主劑與固化劑的配合比。做好攪拌工作，讓底層涂料攪拌均勻，保證質(zhì)量合格。底層涂料配制完成后立即涂刷，避免涂料固化。常用滾涂方式均勻涂刷底層涂料，固化后對涂料表面進(jìn)行打磨處理，讓涂料表面保持順滑，方便后續(xù)預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固施工。

3.4預(yù)應(yīng)力碳纖維板安裝及張拉

碳纖維板張拉采用應(yīng)力應(yīng)變雙重控制同步千斤頂張拉碳纖維板，通過油壓表控制張拉應(yīng)力，另外通過儀器觀測粘貼在碳纖維板表面的電阻應(yīng)變片的變化控制其張拉應(yīng)力。在加固設(shè)計(jì)中綜合考慮了張拉可能存在小偏心等因素導(dǎo)致碳纖維板材強(qiáng)度沒有完全發(fā)揮的情況，取張拉控制應(yīng)力為1000MPa，為實(shí)測碳纖維板極限抗拉強(qiáng)度的45%。碳纖維板采用分級加載，每級加載力為張拉控制應(yīng)力的10%。當(dāng)應(yīng)力與應(yīng)變測量結(jié)果不一致時(shí)，以應(yīng)力測量結(jié)果為準(zhǔn)，但測得的應(yīng)變不應(yīng)超過初始應(yīng)變的15%。在碳纖維板表面粘貼光纖光柵傳感器，以便后期對碳纖維板的長期徐變進(jìn)行試驗(yàn)觀測。

3.5表面養(yǎng)護(hù)

預(yù)應(yīng)力碳纖維板粘貼后應(yīng)該重視養(yǎng)護(hù)工作，防止質(zhì)量缺陷發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對工程質(zhì)量的嚴(yán)格控制。養(yǎng)護(hù)一般在施工完成后24h進(jìn)行，也就是纖維板表面硬結(jié)固化時(shí)，應(yīng)該開展養(yǎng)護(hù)施工，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14d。還要適當(dāng)采取遮擋和封閉措施，避免風(fēng)吹、雨淋、人為擾動等因素干擾，讓預(yù)應(yīng)力碳纖維板有效發(fā)揮作用，提高舊橋加固質(zhì)量。此外，在長期荷載作用下，碳纖維板材的徐變會引起預(yù)應(yīng)力損失，對加固的長期效果產(chǎn)生一定的影響，所以橋梁加固完以后，有必要對其預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行長期觀測并做到及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3.6缺陷預(yù)防

預(yù)防質(zhì)量缺陷發(fā)生，有效保障加固施工效果，提升預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固施工質(zhì)量，是施工中不可忽視的內(nèi)容。例如，加固前應(yīng)該對舊橋的損壞部件進(jìn)行修復(fù)，將混凝土表面的疏松、剝落、腐蝕等問題及時(shí)修復(fù)，露出原結(jié)構(gòu)層，方便預(yù)應(yīng)力碳纖維板粘貼施工。用樹脂砂漿填補(bǔ)舊橋損壞部分，將結(jié)構(gòu)物表面進(jìn)行認(rèn)真修補(bǔ)。底漆涂刷時(shí)應(yīng)該確保均勻，并且不得留下遺漏部分，為加固施工奠定基礎(chǔ)。加固橋梁結(jié)構(gòu)的梁、板、柱正截面時(shí)，應(yīng)該確保預(yù)應(yīng)力碳纖維板與構(gòu)件軸方向垂直，適當(dāng)采取錨固措施，防止出現(xiàn)松動。正式施工前還要檢測預(yù)應(yīng)力碳纖維板原材料質(zhì)量，不合格的材料一律不得使用。并注重每個(gè)施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，確保每道加固工序質(zhì)量合格，為提高預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固施工效果奠定基礎(chǔ)。

4結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在混凝空心板梁加固修復(fù)中具有良好的應(yīng)用效果