鼓楼立交桥预应力碳纤维板加固施工技术简介

白旭亮 李建茹

(1.呼和浩特市市政工程管理局，内蒙古 呼和浩特 010020; 2.内蒙古机电职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010070)

“桥之任予车马路，梁之责以护周全。安而思危虑于心，皆天下世人之幸。”

中国自古就有“桥的国度”之称,遍布在神州大地的桥梁，连接着祖国的四面八方，彰显着我国古、今劳动人民的非凡智慧与才能。每个人作为交通参与者，安全出行是大家最关心的问题之一。桥梁，作为交通运输线路的重要组成部分，其能够安全运营在老百姓出行方面起着至关重要的作用。但是随着交通运输量和汽车载重量的大幅度提高，现有桥梁中有相当一部分已不具备满足当前的使用要求，加之桥梁的自然老化、人为损坏和自然灾害的影响，近年来桥梁安全事故的发生呈现出高频次的特点，桥梁的安全问题也日益得到各部门的高度重视。面对大量需要全面改造的危、旧桥，改造经费又是笔非常可观的花销，因此，为了降低资金压力，桥梁加固技术便应运而生，成为一项重要课题被研究、应用。

桥梁加固，是通过补强既有桥梁构件和改善结构性能来恢复或提高桥梁的承载能力，从而延长使用寿命，以适应新的交通运输的要求。本文将以2013年呼和浩特市鼓楼立交桥加固施工的案例向读者着重描述桥梁加固技术中预应力碳纤维板加固施工的技术要点。

鼓楼立交桥，是位于呼和浩特市新华大街与哲里木路交叉口处的一座三层定向苜蓿叶组合互通式立交桥，由四条主线三条匝道共七部分组成，设计汽车荷载等级为汽—20，挂—100，日常交通繁忙。

该桥始建于1997年，至今已服役20余年，在2012年的一次桥梁结构安全检测中发现该桥部分板梁腹板端部出现斜向裂缝、梁间有明显渗水痕迹、混凝土开裂剥落、钢筋外露锈蚀、支座脱空、桥面坑槽龟裂及横向开裂等问题，其中一条主线的预应力连续箱梁底板存在网裂，部分裂缝超过限值。根据《城市桥梁养护技术规范》该主线的技术状况等级被评为不合格状态，须对连续箱梁进行加固，以提高其承载能力，满足原设计荷载的承载力要求。

根据检测报告和设计部门的前期调查和论证，本桥预应力不足的现象均表现为连续箱梁底板存在大面积网裂、横向裂缝宽度大多超过规范规定裂缝宽度限值和箱梁外侧腹板和底板结合处出现“L”型裂缝，裂缝宽度大多超过规范规定裂缝宽度限值(见图1)，综合多方面因素考虑，决定采用对各跨预应力连续箱梁梁底粘贴预应力碳纤维板的方法进行加固。预应力碳纤维板加固施工方法属于体外预应力加固法，是借鉴了预应力钢筋混凝土的概念提出的一种高品质加固方法。它可以发挥碳纤维材料自重轻、高强度、耐腐蚀等特点，又具有施工操作简单、施工速度快、质量容易保证、加固效果美观、耐久性好和后期养护费用少等优点。

预应力碳纤维板加固技术原理是将碳纤维板以及专用锚具进行连接，将被加固构件及碳纤维板表面处理干净，在被加固构件表面涂抹底胶，在碳纤维板表面涂抹专用环氧胶，然后将碳纤维板安装到被加固构件的相应位置上，再进行分级张拉，以达到对被加固构件施加预应力的效果。

1 裂缝注浆修补

在张拉预应力碳纤维板之前，须将各跨箱梁表面的网状裂缝和“L”型裂缝进行封闭修补。本桥采用的是自动低压渗注法封闭结构裂缝，在清除混凝土表面浮沉和裂缝内的灰尘等杂物后，按25 cm间隔进行注浆嘴的安装(见图2)，然后封闭注浆嘴以外的裂缝(见图3)。待封贴料硬化后安插渗注器进行渗注，观察渗注器内胶体容积，直到不再减缩，说明裂缝已填满或液剂已固化，可停止渗注(见图4)。当粘结剂达到固化时间，即可铲除注浆嘴座，清除封贴材料。

2 梁底自流平细石混凝土找平

由于本工程桥梁预应力缺失的两跨原结构设有预拱度，且均大于5 cm，无法直接进行碳纤维板的张拉施工，需要对梁底的预拱度进行处理。经过综合分析，从成本和技术要求等角度考虑，最终选择采用自流平细石混凝土进行梁底找平处理。

为使原梁底表面与新浇筑的自流平细石混凝土粘接牢固，需对原梁底表面进行凿毛处理(见图5)，模板施工前要检查种植的拉筋是否牢固可靠(见图6，图7)，模板安装时用双面海绵胶合缝严密，以确保自流平砂浆浇筑过程不出现胀模和漏浆现象(见图8)。浇筑过程要一次成型，施工休息不得超过2 h。

3 预应力碳纤维板安装

3.1 定位

安装锚具前需用钢筋探测仪探明原钢筋网片所在位置，以便确定锚具的安装位置。而后测量固定端和张拉端空洞中心间距，准确标注锚栓孔洞位置，弹出碳纤维板中心线和边缘线、锚具边缘线和压条中心线位置。

3.2 切槽、钻孔

定位工作结束后，用切割机按照放样位置切割出锚具槽，并用修补砂浆修补打磨整平，按照标注好的锚栓孔洞钻出张拉、固定端化学锚栓孔和压条化学锚栓孔，并对锚栓孔进行清孔处理(见图9)。

3.3 种植锚栓安装锚具支座

锚栓种植前应用丙酮或工业酒精擦拭孔壁再进行种植，种植后12 h内不得扰动。安装张拉、固定端锚具支座并固定，确保张拉端锚块可以前后自由移动(见图10)。

3.4 预应力碳纤维板安装及张拉

将碳纤维板装入两端支座内，在张拉端依次安装高强螺杆、垫片、螺母、挡块和千斤顶。千斤顶受力方向要与碳板中心线重合，准备工作就绪进行预张拉(见图11)。预张拉卸载后在清理过的基面上涂抹底胶，在碳板表面均匀涂抹专用结构胶(见图12)，随后进行逐级正式张拉，每级张拉后需保持3 min～5 min，同时记录相应的拉力和伸长量，再进行下级张拉。张拉完成后旋紧螺母，卸掉千斤顶，切掉过长的张拉螺杆，压紧碳板压条使之轻微加压，清理碳板边缘挤出的结构胶。最后对锚具进行封锚防护、对碳板表面进行防护处理，预应力碳纤维板安装结束(见图13)。

4 检查验收

施工结束后的现场验收以施工时的张拉数据为主，施工结束后敲击碳板，根据声音判断每根碳板的空鼓面积不得超过10%为合格。