预应力碳纤维板加固技术在旧桥加固中的应用

摘要：介绍了预应力碳纤维板加固技术的作用机理及适用范围，结合某桥梁工程实例，阐述了预应力碳纤维板的加固方案与施 工方法，对比分析了碳纤维板加固前后的桥梁荷载，指出加固后该桥的承载能力得到了显著提高，验证了该加固技术的有效性。 

关键词：预应力碳纤维板,旧桥加固,荷载试验,承载力,加固技术,加固方案,碳纤维板加固 

一, 引言 

目前旧桥加固的主要方法有增大截面法、粘贴钢板法和体外 预应力筋加固法等。但是由于传统加固补强技术受材料模量特 性、施工工法、施工设备等因素影响，加固效果参差不齐。其中， 增大截面法在对上部结构补强的同时很大的增加了恒载水平，补 强效率不高；而体外预应力筋加固除需要设置复杂的锚固和转向 构件外，其后期运营养护成本也较高；粘贴钢板法所采用的材料 与基底混凝土的材性，尤其是热膨胀系数的差异以及粘贴质量的 难以保证，使得在工程实施中存在诸如钢板滑移、端部剥离现象 明显等。另外，尤其值得注意的是，这些传统的改造方法存在极 大的资源和能源消耗，且在处治过程中将会影响桥梁结构的正常 运营。 随着科技的发展与进步，近年来，在桥梁及隧道维修加固改 造中，采用碳纤维材料加固混凝土结构越来越受到重视。作为新 兴的纤维增强材料加固技术，特别是预应力碳纤维板加固技术修 复混凝土结构更具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增 加结构尺寸等明显的优势，因此具有极其广泛的应用前景。 预应力碳纤维板加固技术是一项新的应用外粘高性能碳纤 维复合材料并张拉锚固的结构增强技术，主要形式为“表面安装 法”。碳纤维板与高强聚合物砂浆的联合使用充分利用『纤维板 的抗拉伸强度、聚合物砂浆的快凝强度和砂浆与钢筋混凝土结构 的温缩模量的近似特性，既可提升钢筋混凝土结构的承载能力， 也可充分利用新材料环境特征，达到维修、加固、利用与修旧翻新 的综合作用。 1 作用机理及适用范围 1．1 作用机理 预应力碳纤维板加固法可使碳纤维板在承担结构传递的荷 载应力之前就已经处于较高的应力水平，提高开裂荷载、屈服荷 载，改善使用荷载下结构的性能；对结构裂缝宽度和挠度的控制 均有明显改善的作用。 1．2 适用范围 1)对承载能力不足的抗弯构件进行碳纤维板加固补强；2)对结构挠度 过大而影响结构适用性的桥体，可以进行预拱度的提升；3)对梁 体结构承载能力不足或挠度过大产生的结构性裂缝，通过施加预 应力改善使用荷载下结构的性能，有效减小结构裂缝宽度和挠 度，控制病害发展；4)预应力碳纤维板加固法还可用于公路桥梁 的盖梁及高墩墩底的抗弯加固等结构构件。 辽宁某小桥为钢筋混凝土空心板结构，桥梁全长13．0 m，跨 径组合卜13．0 m；桥梁分左右两幅，单幅横桥向设l2片空心板， C30混凝土。桥台为u型桥台，扩大基础；护栏为钢筋混凝土护 栏。桥面铺装为7．0 em沥青混凝土，桥丽宽25．5 m，双向四车 道；桥面宽：2×(净一11．25 Ill+2×0．50 m)，中央分隔带1．0 m，双 向设1．5％ 横坡，桥梁未设置伸缩缝。原桥设计荷载等级为汽 车一超20，挂车一120。 经过十多年的运营，桥梁已出现不同程度的病害。2014年 6月，检测单位对该桥进行r检测，桥梁整体技术状况被评定为 4类，桥梁承载能力和刚度不满足要求，主梁下部出现大量结构裂 缝，应立即进行加固维修。 3 预应力碳纤维板加固方案 针对该桥病害情况，加固方案为空心板底部采用纵向表层粘 贴50 Hlln宽x 1．4 inill厚预应力碳纤维板法进行补强，张拉预拱 度控制(2±0．5)n2tit，同时空心板底部采用高强聚合物砂浆修补。 预应力碳纤维板加固设计方案见图1～图4。

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