粘钢加固：预应力碳纤维板桥梁加固技术四个要点
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引言：预应力碳纤维板加固属于主动加固技术，利用碳纤维板高强、高弹的材料特性，通过对碳纤维板预张拉，产生初始预加力，用来平衡原梁一部分载荷，从而很大程度延缓裂缝的开展和减小裂缝宽度，有效增加结构刚度，减小结构构件的挠度，缓解内部钢筋的应变，提高钢筋的屈服荷载和结构的极限承载能力。

前言：目前，我国已逐步进入了混凝土结构的维修加固高峰期，60、70 年代建造的建筑、桥梁等结构物大多已步入需要维修改造加固阶段，80年代建造的结构也有一部分由于老化和使用功能的改变需要改造和维修，由于碳纤维加固法具有施工简便、耐久性好等优点，特别适合在各种混凝土梁板桥梁加固中使用，今后几年内用量将会大幅度增加，下面武汉朗晟北京加固公司就来讲讲预应力碳纤维板加固的特点及施工流程。

一、预应力碳纤维板加固特点：

传统的碳纤维布和粘钢加固属于被动加固，当桥梁结构破坏产生应力变形之后碳纤维布和钢板才能被张拉并发挥作用，具有一定的应力滞后性，起到的加固效果有限。张拉碳纤维板是采用主动加固的办法，直接张拉碳纤维板并产生预应力保护钢筋混凝土桥梁。

1、与传统的碳纤维布加固相比

①碳纤维板材更适用于采用预应力加固方式，更能充分发挥碳纤维高强度作用；

②施工方便，施工质量易于保证；

③碳纤维板比碳纤维布易于保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用；

④一层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。

2、与粘贴钢板或增大混凝土截面相比

①抗拉强度是同等截面钢的7-10倍；

②自重轻、易使用，作业轻松且不需大型机械设备；

③与钢材相比有较强的耐腐蚀性和耐久性；

④补强后基本不改变构件的形状与重量。

二、预应力碳纤维板桥梁加固施工流程：

1、施工步骤：

a、施工准备；

b、混凝土表面处理；

c、在安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置按照设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；

d、螺杆固化达到设计强度后开始安装张拉端和固定端钢构件；

e、在碳纤维板和梁底接触面上涂抹粘结剂，锚具底板和梁底接触面上涂抹粘结剂；

f、安装碳纤维板；

g、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；

h、张拉完毕后，在碳纤维板和锚固构件上涂刷一层保护涂料或饰面漆。

2、碳纤维板主要施工流程;

2.1 施工准备

1、搭设施工支架、主要材料进场根据现场条件搭设适于施工的施工支架。使用的碳纤维板材料应为桥梁加固专用材料。

2、施工放样在加固的梁表面按照设计图纸放样，确定碳纤维板和两端锚具位置。放样采用钢尺定位，根据支座位置确定设计位置。

2.2 混凝土基面处理

针对桥梁板底混凝土开裂脱落漏筋等病害比较严重的情况应先修复混凝土后张拉碳纤维板。采用先进的牺牲阳极技术保护混凝土内部的钢筋，避免钢筋腐蚀膨胀造成混凝土的再次脱落，并用灌缝胶修补裂缝部位。

2.3 植螺栓施工

1、植螺栓方法：采用植筋法对螺栓进行安装，钻孔直径应与螺栓直径配套的钻头进行钻孔。

2、植螺栓用胶和螺栓：用高强化学锚栓或植筋胶种植锚固钢筋。

3、植螺栓定位、钻孔：在钻孔前先探明梁体钢筋位置并作记号，当钻孔与钢筋位置发生冲突时，适当调整孔位，钻孔时应垂直梁体，钻孔深度应按照设计要和锚杆长度施工。

4、清洁孔壁及螺栓：植螺栓前应该用吹风机或毛刷反复清理孔洞内的浮尘，并用用丙酮擦拭孔壁、孔底和螺栓。

5、植螺栓：注入胶体后应立即单向旋转插入螺栓，直至达到设计深度，确保螺杆顶端在同一平面上，并校正螺栓的垂直度。胶体完全固化前，不得触动或振动已植螺栓，以免影响其黏结性能。

2.4 固定端锚具和张拉端锚具的安装与锚固

1、锚具与梁混凝土间涂刷粘钢胶，将配好的胶体正面涂抹在清洁的混凝土和锚具黏结面上，涂胶应自上而下进行。

2、锚具黏结面上抹胶应中间厚两边薄，中间涂抹胶的厚度为5mm左右，将锚具预留孔平稳对准螺栓并迅速拧紧螺帽，使锚具与混凝土紧密黏合，清理挤出的多余胶体。

碳纤维板粘结胶应符合如下规范：

2.5 张拉碳纤维板

1、把锚具与碳纤维板接触的部位范围内涂上油脂。

2、用丙酮将碳纤维板接触混凝土构件的表面擦洗干净。

3、在碳纤维板上抹2-3mm的碳纤维板粘结胶。

4、先在固定端安装上碳纤维板，然后在张拉端安装上碳纤维板和转向板。

5、在张拉端安装千斤顶，确保千斤顶中线与碳纤维板中线重合。

6、先给碳纤维板施加10%的应力，使碳纤维板绷直，然后再将力归零，记录张拉端夹具的位置，并再次检查各部件的位置。

7、再以20%和60%应力给碳纤维板施加预应力，每一级张拉结束后用扳手拧紧螺帽，每一级之间持荷5分钟，记录张混凝土拆除加固拉端夹具的位置，比较实测值与计算值之间的偏差。

8、当预应力施加到100%时计算最终碳纤维板张拉伸长值，并持荷5分钟。

9、张拉结束后用双螺帽固定死张拉螺杆，卸除千斤顶。

10、切除过长的张拉螺杆，螺帽后端留3cm。

2.6涂刷保护剂

对于需要做防腐处理的锚具，应在表面涂刷钢结构防腐底漆和面漆；碳纤维板表面涂刷饰面漆；对于有防火要求的工程应在碳纤维板表面涂刷一层防火涂料。

2.7 施工安全及注意事项

1、施工中应严格遵守执行《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)、《公路养护安全作业规程》（JTG H30－2004）、《公路工程施工安全技术规程》进行施工，做到专用设备，专职使用。

2、为保证施工安全、结构安全及工作的顺利开展，在施工前必须对施工机具、临时设备及其它保障措施进行详细检查、核对，在确保万无一失后方可施工。

3、 碳纤维板为导电材料，使用碳纤维板时应尽量远离电气设备及电源。 使用中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 应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

4、在碳纤维板张拉的过程中，要对梁体挠度的变化进行观测，如果挠度变化有异常情况，应停止张拉，并检查原因。

3 检查与验收

由于张拉碳纤维板施工在公路施工是一项新工艺，没有成熟的工艺规范与规定，我们针对设计意图，参照相应标准制定了施工中的控制标准，在施工过程中严格执行。

1、锚具钢构件加工检查与验收

锚具钢构件的加工的材质、厚度、螺孔位置、螺杆长度是确保锚具满足设计要求关键指标，根据设计要求及《机械加工手册》、《公路桥涵施工规范》的相关规范和设计要求确定钢板厚度、螺房屋加固孔位置、螺杆长度。

2、锚具安装检查与验收

根据设计要求，结合《公路桥涵施工规范》的相关规定，锚具安装的容许误差为±10mm，经检查验收实际施工均满足设计要求。

3、碳纤维板张拉施工与验收

根据设计要求，参照《预应力砼施工规范》的相关规定，碳纤维板张拉采用张拉力与伸长值双值控制，由于碳纤维板为多层碳纤维布粘结而成，其弹性模量差异系数相对较大，确定其张拉伸长量容许误差为10%，实际施工中经检查验收满足设计要求。

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