采用预应力碳纤维板加固箱梁桥施工技术浅析

摘要:阐述了采用预应力碳纤维板加固梁体的施工方法，并对原设计碳纤维板张拉方式进行了优化，不但达到了提高承载能力、恢复工作性能及延长使用年限的效果，而且施工过程中提高了工作效率，缩短了施工时间。

关键词:预应力碳纤维板加固箱梁桥施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

当前，随着交通运输业的发展，高速公路交通量持续增加，大量的桥梁处于高负荷运行状态。钢筋混凝土桥梁在长期使用环境(如荷载、碳化、冻融、化学介质侵蚀等)作用下，引起结构混凝土开裂、剥落等病害，特别是有效治超前超载车辆的吨位、数量不断上升，进一步加剧了既有受力裂缝的快速发展，导致桥梁承载力降低，使用年限缩短。为了改善处于运营中期桥梁的使用性能，节约投资成本，在桥梁梁板结构功能未完全丧失的情况下，对其进行补强与加固处理，达到提高承载能力、恢复工作性能及延长正常使用年限的目的。宁夏境内某高速公路箱梁桥梁体加固采用了预应力碳纤维板主动加固技术，利用碳纤维板的高强、高弹材料特性，通过对碳纤维板预张拉，增加结构刚度，减小构件挠度，有效恢复和提高原桥梁体承载能力，取得了良好的效果。

一、工程概述

宁夏某高速公路跨线桥建成于2005年，当年投入运营。上部结构纵向布置为（7×20米）+（6×20米）+（6×20米）+30米+（6×20米）+（6×20米）+（5×20米）+16米，20米、30米均为预制预应力箱梁，16米为预制空心板。经过近十年的运营，20米箱梁各构件均存在不同程度病害，部分箱梁跨中底板出现横纵向开裂现象，大量梁腹板出现竖向、斜向和纵向开裂现象。为确保桥梁运营安全，延长使用寿命，对该桥进行全面维修，其中对于20米箱梁底板产生纵横向裂缝的病害，采用梁底张拉预应力碳纤维板降低受力钢筋应力值，提高梁体抗弯承载力。

二、设计碳纤维板张拉方式概述

滑动端在有效粘合的条件下，通过千斤顶及临时支撑的反作用力，推动滑动端带动碳纤维板拉伸，待张拉力及伸长量满足设计要求后，停止张拉，在N1板上采用沉头螺栓及胶体锚固固定端的N2板，N1、N2板胶体固化达到一定强度后拆除千斤顶，然后进行下一条预应力碳板的张拉。

三、实际施工方法及步骤

（一）施工准备

1、用型钢、螺栓和钢板等制作锚固锚具、张拉锚具。

2、处理箱梁底部混凝土。对混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位予以凿除，用环氧砂浆进行修复；用混凝土角磨机、砂纸等机具除去碳纤维板安装部位混凝土表面的浮浆、油污等杂质。

3、在永久固定端和滑动端N1钢板安装位置开槽，深度为N1钢板厚度。

4、按设计要求在固定端、临时支撑端和滑动端相应位置打孔用于预埋螺栓，清孔后安装化学锚栓。

（二）安装碳纤维板

先安装临时支撑端和滑动端滑槽，临时支撑端直接用化学锚栓固定在梁体上，将碳纤维板沿梁体纵向穿过临时支撑端滑槽。在碳纤维板松弛状态下，在永久固定端和滑动端的碳纤维板上涂刷粘结胶，用钢板夹紧、拧紧螺栓固定，养护72小时使胶体充分固结。将夹有碳纤维板的永久固定端安装在梁体上，将夹有碳纤维板的滑动端钢板安装在滑槽中。

（三）张拉碳纤维板

在碳纤维板与梁底接触面上涂抹粘结剂，将千斤顶安装在滑动端与临时支撑端之间开始张拉。张拉采用应力与伸长值双控的方法。张拉程序为：

0――20%δcon――50%δcon――80%δcon――100%δcon

张拉前先施加5%的应力，使碳纤维板绷直，再将力归零，再以规定的分级应力进行张拉，每一级达到应力值时持荷5分钟，测量伸长值，并检查实际伸长值与设计伸长值偏差是否在±6%以内，否则应停止张拉，查明原因并采取措施调整后方可继续张拉。张拉过程中严格控制张拉速度，要求缓慢、均匀、平稳。张拉应力值达到最终控制应力值后，安装临时支撑端旁的永久锚固N2钢板并拧紧沉头内六角螺栓，挤出多余粘结剂。用临时支撑钢管（带螺母可调节长度）在千斤顶位置支撑滑动端和临时支撑端，将千斤顶卸除，养护至胶体完全固化后撤除临时支撑钢管及临时支撑端，并在碳纤维板两侧涂抹2mm粘结剂作为碳纤维板保护层，最后安装横向压条钢板。

四、改进张拉方式的优点

（一）临时支撑端直接固定在梁体上，避免原设计对临时支撑端位置梁体开槽，减小对梁体的二次破坏。

（二）先将永久固定端和滑动端的碳纤维板用钢板固定，再分别将永久固定端安装至梁体，将滑动端钢板安装在滑槽中，既保证了碳纤维板粘结固定质量，又避免了原设计张拉后再粘结安装N2钢板时操作困难的问题，有效提高了工作效率，缩短了施工时间。

（三）张拉完成后，采用带螺母可调节长度的临时支撑钢管代替千斤顶持荷，避免了千斤顶不能连续持荷，需安排专人24小时补力影响胶体粘结效果的问题，并且减少了工程需要的千斤顶数量。

采用预应力碳纤维板加固梁体在宁夏地区还不多见，通过本工程的施工，为提高本地区桥梁加固技术水平积累了宝贵的经验。