外部粘贴预应力碳纤维板技术加固桥梁结构的工程应用

赵高云

摘 要：文章概述了预应力碳纤维板加固技术，并以某桥梁工程为例，探析了外部粘贴预应力碳纤维板技术在桥梁结构加固工程中的实践应用，旨在为类似桥梁工程的维护和施工人员提供一定的参考。

关键词：预应力碳纤维板技术；桥梁结构；应用

中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0158-02

1 概 述

碳纤维板具有非常强的耐腐蚀性能，并且已经成为现代建筑行业耐腐蚀性能最好的材料之一。

根据相关研究表明，长时间日照、冻融循环、弱碱以及弱酸等对碳纤维老化性能、力学性能的影响非常小，被广泛的推广和应用在现代建筑施工和维修领域，尤其是桥梁结构加固维护中。

因此，文章针对部粘贴预应力碳纤维板技术在桥梁结构加固工程中的应用的研究具有非常重要的现实意义。

2 预应力碳纤维板加固技术的概述

预应力碳纤维板加固技术和非预应力碳纤维板加固技术相比，能够充分的发挥碳纤维板材的强度，有效的提高抗变形能力和抗裂能力。

预应力碳纤维板加固技术在桥梁结构加固中的应用，能够有效的提高结构的抗变形能力，提高桥梁结构承载力的同时，还能够提高结构的整体刚度；提高构建的抗弯承载力，抑制裂缝的产生；节省大量的材料和降低成本。

正是由于预应力碳纤维加固技术的优越性，被广泛的推广和应用在现代桥梁结构加固中。

3 外部粘贴预应力碳纤维板技术在桥梁结构加固工 程中的实践应用

3.1 工程实例

文章以某桥梁工程为例，该桥梁工程服役时间已经超过40年，桥梁全长50 m，双跨，单跨为19.5 m，桥梁的通行荷载设计为挂80、汽-15。

由于该桥梁运行时间过长，相关部门于2015年，对桥梁进行了检测，通过检测发现该桥梁抗弯刚度严重退化，并且存在许多受力裂缝，专家勘查后检定该桥为危桥，需要对桥梁结构进行加固，综合各种因素，决定采用预应力探险版技术进行加固，加固施工完成后，碳纤维板和桥梁结构粘结良好，并且和混凝土应变协调，有效的提高了桥梁结构的抗变形能力、抗裂能力，提高了桥梁结构的整体承载能力，获得了良好的实践效果。

3.2 外部粘贴预应力碳纤维板技术在桥梁结构加固工程 中的应用

3.2.1 施工工艺

外部粘贴预应力碳纤维技术的工艺流程表现为：

①施工准备。在进行施工之前，应该对施工现场与被加固构件砼的实际状况进行调查，然后指定科学的施工方案与计划，提前准备好施工所需要的机械设备和材料。

②表面处理。外部粘贴预应力碳纤维板技术，是一种有粘贴后张预应力的施工技术，通过化学胶粘剂将桥梁结构和碳纤维板粘结成一个整体，对桥梁结构的裂缝和变形具有非常强的束缚作用。为了保证桥梁结构和碳纤维板具有良好的粘结效果，需要在进行粘贴之前将混凝土表面清理干净，并采用环氧树脂进行桥梁结构裂缝的灌封密封处理，并将混凝土表迷昂打磨光滑，将表面的油污、浮浆等清理干净，直至混凝土结构表面完全露出来。将裂缝位置的混凝土、杂物等清理干净，并采用环氧树脂将裂缝或者孔隙填平，并用直尺对混凝土表面的平整度进行检测，如果出现超过允许偏差范围的现象，必须进行重新找平。

③锚具的安装。在进行碳纤维板张拉施工之前，需要将锚具安装在指定的位置，梁底、梁侧锚具安装如图1、图2所示，先将安装位置的混凝土凿开，然后将环氧胶泥放置在混凝土表面作为垫层，同时在锚具螺口对应的位置安装化学锚栓。在进行锚具安装时应该注意以下几个方面：保证两端锚具安装整齐，保证化学锚栓和环氧胶泥能够共同作用；尽可能保证混凝土表面和锚具地板带齿表面处于同一平面。

④地层树脂的涂刷。当环氧胶泥和复合砂浆初凝之后，将碳纤维板材安装在张拉机具上，在碳纤维板材表面和混凝土表面涂抹专用胶粘剂。

⑤碳纤维板材的张拉。当胶粘剂初凝完成之后进行碳纤维板材的张拉施工，在进行张拉施工之前应该将电阻应变片粘贴在碳纤维板上，同时在张拉机上安装力传感器。在进行张拉时应该控制应变和应力，张拉完后需要对桥梁混凝土和碳纤维板之间的粘结状况进行检查，如果存在桥梁混凝土和碳纤维板之间存在没有填充密实的空隙，则应该进行压板，保证两个面能够良好的粘贴。

⑥养护管理。当碳纤维板张拉施工完成之后，应该卸下张拉机具，并进行锚具的防腐处理，在加热恒温仪对碳纤维板进行恒温加热养护。通电一段时间之后，粘结剂完全的凝固停止加热，为了防止对碳纤维板造成破坏，还应该用碳板进行覆盖养护。

3.2.2 荷载试验

荷载试验设计。分别对汽-15级、汽-20级分别进行荷载试验，汽-15级、汽-20级的对象表现为：汽-15级，车C、车D，标重均为300 kN，实际重量分别为302、314（kN）；汽-20级，车A、车B，标重均为200 kN；实际重量分别为201、198（kN）。

测量方法和结果分析。选取10根主梁，编号1-10，测量手段包括两种：

①利用高精度水准仪进行主梁静载作用下的变形量进行测量。汽-15级、汽-20级在荷载作用下产生的挠度和梁底碳纤维板张拉反拱量，见表1。

由表1可知，对碳纤维板施加一定的预应力，能够使主梁产生一定的反向挠度，通过对汽-15级荷载作用下的挠度和预应力反拱量相加，最大变形量为2.5 mm，在4号梁发生。然后，对汽-20级荷载作用下的挠度和预应力反拱量相加，最大变形量为4.5 mm，发生在4号梁。由此可见，通过施加一定的预应力面能够有效的降低主梁荷载作用下的变形量。

②利用粘贴光纤光栅的方式，测量锚具部分和跨中部位的碳纤维板应变力。主梁底部的碳纤维板的应变结果，见表2。

通过对设置的锚具部位的光纤光栅显示的结果，汽-20级荷载作用下，主梁底部的锚具周围的碳纤维应变非常小，表明碳纤维板和主梁底部混凝土粘结非常好，而且和混凝土相互协调。

4 结 语

综上所述，预应力碳纤维板技术在桥梁结构加固工程中应用，能够有效的提高结构的抗变形能力，提高桥梁结构承载力的同时，还能够提高结构的整体刚度，提高构建的抗弯承载力，抑制裂缝的产生，并且还可以节省大量的材料和降低成本。同时，通过工程实践，碳纤维板和混凝土的粘结状况良好，能够改善桥梁结构内力分布，提高桥梁的整体承载力，而且和混凝土相互协调，提高加固效果和延长桥梁使用寿命，值得广泛的推广和应用。

参考文献：

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