预应力碳纤维板在梁板防裂处理中的施工要点

雒高创

摘要：随着我国交通事业的快速发展，各级公路上的交通流量均在不断增加，因此，对现有结构的维护和補强加固引起了工程界的广泛重视。本文以沪陕高速K1518+707洪庆立交2号主线桥左幅梁板加固为例，阐述了应用碳纤维材料对混凝土梁板进行结构补强的施工工序、要求及施工要点，旨在为应用该技术提供借鉴参考。

关键词：碳纤维板;防裂处理;施工要点

沪陕高速商州至界牌段修建于2008年，于2012年8月14日建成通车，是陕西省“米”字型公路的主骨架路段，随着陕西经济的飞速发展，近年来交通量逐年大幅增加，使得桥梁长期处于超限服役和疲劳运营的不利状态。据统计，洪庆立交2号主线桥左幅梁板底板出现纵向裂缝，影响桥梁安全性和耐久性。根据桥梁病害情况、荷载试验及承载能力评定结果，采用张拉预应力碳纤维板来提高梁体抗弯承载能力，取得了良好的工程效果。

一、工程概况

洪庆立交2号主线桥左幅为1孔30m预应力混凝土简支箱梁，共计箱梁8片。箱梁底板横向裂缝33条，L总=18.3m;底板U型裂缝3条，L总=5.6m;底板纵向裂缝5条，L总=81.0m。

考虑到长远运营，对主梁进行抗弯和抗剪加固以提高其承载力。加固后桥梁上部结构应能满足现行规范公路-Ⅰ级荷载并且具有一定安全储备。本次采用的加固方案为：在梁底设置预应力碳纤维板以增加梁的抗弯承载能力，提高梁的安全储备。

二、人员及材料保证

2.1人员保证

预应力碳纤维板施工作为本项目的施工重点和难点，工艺相对复杂。为保证工程顺利进行，需安排有预应力碳纤维板施工经验的现场管理人员3人进场管理，同时抽调有丰富经验的施工队进场施工，确保施工的安全和质量。

2.2材料保证

本文所用的预应力碳纤维板及碳纤维板胶为桥梁加固专用材料，板宽 50mm，厚度4mm，长度26.26m。

本次设计预应力碳纤维板张拉控制值为1350Mpa，张拉力270KN，伸长量215.3mm。为确保施工质量，预应力碳纤维板张拉系统、锚具系统及碳纤维板胶应采用同一厂家配套的产品。

三、预应力碳纤维板施工工艺

预应力碳纤维板粘贴在进行裂缝封闭后施工，按照施工计划，预应力碳纤维板施工顺序由内向外依次进行，梁底粘贴的三条预应力碳纤维板施工顺序为先两侧、再中间，采用一端张拉。施工步骤如下：

3.1主要施工步骤

3.1.1施工放样

按照图纸放样，确定碳纤维板和两端锚固具体位置。放样可采用钢尺定位，根据支座位置确定设计位置。碳板的张拉端、固定端一定要确保在同一直线上，防止碳板张拉时扭曲、开裂。

3.1.2原梁表面处理

①首先对原梁裂缝进行灌缝或封闭处理。②将原结构表面的松散混凝土及浮渣、污物等予以清除，将碳纤维板加固区域打磨平整。

3.1.3钻植胶锚螺栓

①施工放线采用钢筋探测仪标定螺栓钻孔位置，如遇到钢筋需移位，应通知技术人员记录编号，并调整安装孔。②采用电锤钻孔时应保证钻孔中心线与混凝土梁面垂直，钻孔中心位置偏差不超过3mm。③采用化学胶管或植筋胶植入螺栓时，应保证孔内胶液饱满且螺栓垂直于梁面。

3.1.4安装锚具导轨及张拉支架

①张拉端、固定端中心线应与碳板中心线平行或重叠，锚具两端中心延长线按碳纤维板全长计算偏差不得超过±5mm。②锚具安装的梁面，纵横方向水平均应位于水平尺中央，两端锚具底部结合面修磨时可以低于安装梁面1～2mm。

3.1.5预应力碳板检查及糙化处理

预应力碳板重点检查碳纤维板直线度，其全长直线度偏差不得超过20mm;同时对碳纤维板材粘贴表面采用粗砂布进行糙化处理，然后使用无水乙醇擦拭干净。

3.1.6预应力碳板施加应力预张拉

安装预应力碳板并旋紧螺杆拉直碳纤维板，加压张拉至设计张拉应力值的15%，检查两端锚具之间碳纤维板与梁表面是否有间隙，如碳纤维板与混凝土间有高凸接触点或面，应泄压拆卸打磨后再张拉。

加压张拉至设计张拉应力值的30%，再次检查是否有障碍物影响，同时，检查固定端与锚具接触是否紧密，然后拧紧压牢固定端所有螺栓。

3.1.7配胶、涂抺结构胶

为了使胶粘剂能充分浸润、渗透、粘附于碳纤维板材粘贴面，应先使用抹刀在碳纤维板材粘贴面刮抹少量胶粘剂，然后按照碳纤维板材宽度方向中间厚、边缘薄的原则，用力刮抹数遍。

3.1.8张拉预应力碳板

①碳纤维板刮抹胶液后，重新安装千斤顶并调整处于水平位置，加压张拉至设计张拉应力值的15%，刻录锚具张拉移动起始线。②加压张拉至设计张拉应力值的30%，检查碳纤维板边缘与梁表面之间是否有胶液挤压溢出，如局部未出现胶液挤压溢出现象，应泄压补充胶液后再张拉;检测锚具行程位移是否对应预张拉时的刻录线。③分段加压张拉至设计张拉应力值的50%、70%、90%、100%，检测张拉端锚具行程位移是否满足理论伸长量的要求，按规范要求张拉端锚具行程位移与理论伸长量误差应不大于±6%。④当张拉应力值和张拉端锚具行程位移满足要求后，可用锚具锁固螺栓，停顿 5 分钟没有其它异常情况后，拆除千斤顶和锚具张拉支架。⑤预应力碳纤维板锚固完成后，在梁底横向每隔2米粘贴钢板压条对碳纤维板固定，确保碳板与梁底密贴。

3.1.9固化养护

碳纤维板材胶在施工环境温度≥25℃时，七天即可受力;当施工环境温度低于25℃时，固化时间相对延长;若施工环境温度低于5℃时，应采取加温养护固化措施（如红外线等）或使用低温固化型产品。

3.1.10检验

按照《公路工程质量检验评定标准》和相关规定或按设计图技术要求。

3.1.11隐蔽防护

张拉完成检验合格后，使用具有较好粘结性、防腐性和较好耐久性的聚合物砂浆进行封闭。

3.2施工安全及注意事项

（1）为确保施工安全质量，以及张拉工作的顺利进行，在施工前必须进行交底，让施工人员充分了解施工工艺及注意事项，确保各项准备工作准备妥当后方可进行施工作业;（2）施工时应避免碳纤维板的弯折。碳纤维板配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射，树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。现场施工人员应根据材料特性采取相应的劳动保护措施;（3）在碳纤维板张拉的过程中，要对梁体挠度的变化进行观测，如有异常，应立即停止张拉，并检查原因。现场人员应站在张拉端侧方，防止意外发生。

结束语

通过对碳纤维板的应用，基本掌握了碳纤维材料的性能与施工方法，认识到其在工程中的优势地位，开拓了建设市场。但其也有一定不足之处：与之相配套的粘合剂熔点低，施工期间受潮湿环境限制，所以在耐高温性能方面不足，由于碳纤维属于柔性材料，在加固特殊构件部位时没有钢材好，以及碳纤维造价相比钢材较高等不足之处。

参考文献

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