預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁施工技術(shù)摘要：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種新型的高強(qiáng)度、高模量、輕質(zhì)量材料，在橋梁、汽車和航空等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在橋梁加固領(lǐng)域，相比于傳統(tǒng)的橋梁加固法，碳纖維加固法有著輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐以及施工方便等優(yōu)勢，近年來碳纖維加固法成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門課題。本文主要對橋梁預(yù)應(yīng)力碳纖維加固施工的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力碳纖維加固；橋梁加固；施工應(yīng)用前言：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長和交通量的迅猛增加，許多橋梁已經(jīng)處于高負(fù)荷運(yùn)營的狀態(tài)?；炷两Y(jié)構(gòu)橋梁會在長期使用環(huán)境（如荷載、碳化、凍融、化學(xué)介質(zhì)侵蝕等）作用下，使橋梁構(gòu)件出現(xiàn)開裂，承載能力降低，縮短了橋梁的使用年限，甚至出現(xiàn)橋梁坍塌情況。為了適應(yīng)我國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，以節(jié)約投資和可持續(xù)發(fā)展為原則，在橋梁梁板結(jié)構(gòu)功能未全部喪失，只是性能相對減弱或是安全度下降的情況下，對其用預(yù)應(yīng)力碳纖維板做補(bǔ)強(qiáng)以及加固處理，使承載能力得到提高、工作性能得到恢復(fù)以及使用年限被延長。1工程簡介某橋梁長度為180m，跨徑組合10*18m，屬于大橋，該橋?qū)?1m，單跨為18m，主梁采用后張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，該橋底部是荒地，橋下凈高平均約4米，橋面為雙向10車道。如圖1：圖1橋梁實(shí)景該橋護(hù)類別為II類，養(yǎng)護(hù)等級為I等，因主梁承載力檢測不足，通過采用預(yù)應(yīng)力碳纖維板進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。2預(yù)應(yīng)力碳纖維加固概述當(dāng)前，在橋梁加固工程中廣泛運(yùn)用碳纖維板粘貼工藝，該工藝屬于被動形式的加固方式。預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)是在陳舊的粘貼碳纖維板加固技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，配合相應(yīng)的錨具，采用主動加固方式對碳纖維板進(jìn)行張拉，可以把碳纖維板的高強(qiáng)度特征進(jìn)行充分發(fā)揮，提高混凝土構(gòu)件的抗彎承載能力，減少結(jié)構(gòu)的裂縫和撓曲變形，在同等受力條件下，同普通粘貼碳纖維板加固方式相比，可以大大減少碳纖維板的用量。3預(yù)應(yīng)力碳纖維板施工工法如圖2所示為預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固平面設(shè)計(jì)圖，結(jié)合此圖，進(jìn)一步明確預(yù)應(yīng)力碳紛紛板施工工法，具體如下：圖2預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固平面設(shè)計(jì)圖3.1預(yù)應(yīng)力碳纖維板系統(tǒng)技術(shù)性能要求1） 預(yù)應(yīng)力碳纖維板錨固系統(tǒng)中的碳纖維板、碳纖維板膠、錨固板、錨具需為同一品牌產(chǎn)品，保證其適配性。2） 碳纖維板符合《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）的高強(qiáng)I級的性能指標(biāo)，且需具有國家權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的檢測報(bào)告。采用20mm寬X3.0mm厚規(guī)格碳板。3） 碳纖維板膠符合《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）的A級膠的性能指標(biāo)，且需具有效期為四年的安全性鑒定報(bào)告（鑒定報(bào)告內(nèi)工藝性能觸變指數(shù)M4.0，耐長期應(yīng)力性能和耐200萬次疲勞應(yīng)力通過）。3.2預(yù)應(yīng)力碳纖維板系統(tǒng)加固施工要點(diǎn)1） 施工放樣：在梁板底或梁側(cè)面按照設(shè)計(jì)圖紙放樣，用鋼筋定位儀核定鋼筋的位置，并確定碳纖維筋板和兩端錨固板及安裝錨栓的位置。2） 混凝土表面處理：對兩端錨固板槽口安裝位置采用機(jī)械分條切割，手工開鑿施工，槽口深度M30mm，施工時(shí)嚴(yán)禁損傷原結(jié)構(gòu)鋼筋；對混凝土基層粘貼表面打磨處理，并保證混凝土基層的表面平整度，再使用吸塵器或鼓風(fēng)機(jī)對粘貼表面進(jìn)行除塵處理，確保粘貼面平整且無粉塵。3） 錨栓安裝：采用電鉆按照設(shè)計(jì)圖紙要求及放線位置鉆孔種植兩端錨固板M12錨栓，錨栓固化或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝兩端錨固板。4） 張拉機(jī)具固定：張拉端和固定端錨固板底打磨處理，并涂抹約5mm厚環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑，按設(shè)計(jì)圖位置上套入M12錨栓并固定螺絲擰緊；環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑初凝后，在錨固板上分別安裝鎖固座和反力架。5） 碳纖維筋板組裝：按照設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場量測的長度，裁剪碳纖維筋板并使用細(xì)砂布輕輕打磨粘貼面，去除表面油污，然后，壓入兩端錨具。6） 配膠、涂抹結(jié)構(gòu)膠：按廠家規(guī)定比例拌制碳板膠，在碳纖維板與梁板混凝土接觸面上涂抹膠粘劑，膠粘劑應(yīng)呈中間厚兩邊薄狀，膠厚度根據(jù)原結(jié)構(gòu)混凝土平直度確定。7） 碳纖維筋板及錨具安裝：碳纖維筋板組件一端上的高強(qiáng)螺栓穿過固定端鎖固座，套入組合墊圈和螺母，另一端上的高強(qiáng)螺栓套入組合墊圈和螺母后安裝螺紋接長套及牽引螺桿，然后，牽引螺桿穿過反力架后安裝液壓千斤頂。8） 碳纖維筋板張拉：旋擰固定端螺母調(diào)整碳纖維筋板位置，確保錨具張拉行程。先對碳纖維筋板施加15%的張拉應(yīng)力，使碳纖維筋板繃直，記錄張拉端錨具的初始位置，檢查各部件的位置并排除張拉阻礙。液壓千斤頂加壓分別張拉至設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的30%、50%和75%的應(yīng)力值，每一級之間應(yīng)持荷5分鐘。張拉過程中隨時(shí)檢查碳纖維筋板組件的受力狀況并記錄每級伸長值，嚴(yán)格控制張拉速度，要求緩慢、均勻、平穩(wěn)。當(dāng)施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的100%時(shí)應(yīng)持荷5分鐘，復(fù)驗(yàn)碳纖維筋板組件張拉伸長值與理論伸長值是否滿足要求。張拉控制應(yīng)力為1350MPa（81kN），控制應(yīng)變?yōu)榍Х种．?dāng)張拉應(yīng)力值和張拉錨具行程滿足要求后，加載3%?5%安裝張拉端鎖固座并旋緊組合墊圈和螺母，然后，液壓千斤頂卸載，拆除反力架、千斤頂?shù)葟埨瓩C(jī)具。在張拉結(jié)束后，即可開始碳纖維板的補(bǔ)膠工作，要求碳纖維板與混凝土之間的縫隙均填滿膠粘劑，且碳纖維板邊緣膠粘劑飽滿并與混凝土面呈45度角。重復(fù)上述施工步驟，完成第2?N條碳纖維筋板的安裝及張拉。9）防護(hù)：拉錨固完成后，制模澆筑免搗自密實(shí)C30混凝土防護(hù)。3.3施工注意事項(xiàng)1） 施工中應(yīng)嚴(yán)格遵守執(zhí)行現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》、《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》、《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） 為確保施工作業(yè)安全、結(jié)構(gòu)安全以及能夠順利開展工作，在進(jìn)行施工的前期必須對施工機(jī)具、臨時(shí)使用的設(shè)備以及其它保障措施實(shí)行詳細(xì)核對檢查、在保證沒有任何問題后再進(jìn)行施工。3） 碳纖維板屬于導(dǎo)電材料，使用碳纖維板時(shí)必須要注意遠(yuǎn)離電源以及電氣設(shè)備，使用中注意不可以彎折碳纖維板。碳纖維板配套的樹脂原料必須要進(jìn)行密封儲存，不能被陽光直射，要遠(yuǎn)離火源，樹脂的配制以及使用場所，必須要通風(fēng)，需用樹脂材料做相應(yīng)的勞動保護(hù)措施。碳纖維施工作業(yè)必須根據(jù)規(guī)范的施工流程進(jìn)行，需要具有專業(yè)技術(shù)的人員在每個環(huán)節(jié)的工序結(jié)束后嚴(yán)格進(jìn)行檢查，必須要保證每道工序能夠符合要求后，才可以進(jìn)行下一道工序。在底層涂料進(jìn)行涂抹的過程當(dāng)中，為了杜絕漏涂現(xiàn)象出現(xiàn)，施工作業(yè)的人員必須進(jìn)行均勻涂刷，同時(shí)注意天氣環(huán)境，不可以在大風(fēng)或者環(huán)境惡劣的情況下進(jìn)行施工作業(yè)，若在稀釋涂料過程中添加了溶劑，必須要在標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間使用完畢。若橋梁裂縫其進(jìn)行加固作業(yè)的溫度不高于7攝氏度，濕度不高于85.0%，同時(shí)，混凝土其表面的含水率低于8.0%，無結(jié)露現(xiàn)象，施工人員可以運(yùn)用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行施工作業(yè)。結(jié)束語：綜上所述，預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)屬于主動加固技術(shù)，無需對結(jié)構(gòu)進(jìn)行卸載，對于橋梁結(jié)構(gòu)無需中斷道路交通，且不會影響加固效果。同時(shí)與普通碳纖維板加固橋梁工程3-5年的耐久性相比，預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)的耐久性可長達(dá)10年左右，如圖3所示為預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固效果圖。因此，預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)值得進(jìn)一步推廣。圖3預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固效果圖參考文獻(xiàn)：陳鵬飛，楊勇新，姚勇，等.預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2016,45(4):100-102