桥梁加固,为什么预应力碳板成了理想材料?——宁波桥梁加固

    随着我国经济的高速增长和交通量的迅猛增加,大量的桥梁处于高负荷运行状态。混凝土桥梁结构在长期使用环境(如荷载、碳化、冻融、化学介质侵蚀等) 作用下,桥梁会出现开裂、承载能力降低、使用年限缩短,甚至坍塌的情况。


    为了适应我国未来经济发展的需求,以节约投资和可持续发展为原则,桥梁梁板结构功能在没有完全丧失,只是性能减弱及安全度下降的情况下,会对其进行补强与加固处理,达到提高其承载能力、恢复其工作性能及延长其正常使用年限效果。


    预应力碳纤维板加固系统是规范中规定可以在不卸荷、不阻断交通情况下进行有效加固的方法之一,所用高强纤维复合材料,具备轻质、高强、耐老化的特点,加固后几乎不增加原结构的自重和体积,是非常理想的桥梁加固解决方案。


    预应力碳纤维板加固系统主要应用于梁结构的加固补强,是一种通过对高强纤维复合材料(碳纤维板)施加预应力,提升结构承载能力、改善工作性能的主动加固技术。


    2014年实施的GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中对预应力碳纤维板的设计方法、材料要求作出了相应规定。近年来,预应力碳纤维板加固系统已在全国数百个桥梁加固项目中应用,加固效果得到了广泛认可,是未来桥梁加固领域不可替代的重要方法之一。


    目前国内只有少量厂家拥有相关材料的全套生产、施工技术。跨度大、张拉力大对材料和施工技术都提出了更高的要求。现将悍马预应力碳纤维板加固施工工艺介绍如下:

    工法特点 

    1.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。


    2.预应力碳纤维板加固可与裂缝修复同时进行,加固后的混凝土结构可以抵抗各种酸、碱、盐的腐蚀,极大地降低了结构的维护费用,延长了结构的使用寿命。


    3.采用预应力碳纤维加固的混凝土结构可有效提高被加固桥梁的抗弯承载力和抗疲劳强度,恢复挠度变形,闭合裂缝。


    4.补强后基本不改变构件的形状与重量。


    5.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。

    适用范围 

    1.适用于大跨度钢筋混凝土桥梁加固,提升承载能力,广泛应用于预应力、非预应力梁结构。


    2.适用于空心板梁、箱型梁、T型梁的体外预应力加固。


    3.适用于厂房等建筑,大跨度梁抗弯加固。


    4.适用于截面偏小或配筋不足的钢筋混凝土受弯、受拉和大偏心受压构件的加固。本方法不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋一侧配筋率低于0.2%的构件加固。

    施工工艺 

    1.定位放线
    按设计图纸,精确放样碳板及锚具在实地的位置,用墨斗弹出线。建议先弹出梁中心线,再从桥墩中心量出锚具的位置,要考虑伸长量。


    2.钻孔
    按照设计要求在相应位置钻孔、打磨。钻孔应避开钢筋的位置,且不能把梁打穿。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,钻孔深度不少于10 cm,具体可根据板底的厚度决定。


    3.开槽、修整
    沿两端锚块放线区域开槽,深度约为2~3cm。开槽完毕后,用修补胶修补,待完全固化后进行打磨,确保表面的平整,以保证锚具更平整地安装。


    4.种植锚栓
    种植高强化学螺栓或高强机械锚栓,螺杆等级建议8.8级以上。植筋胶要饱满包裹螺栓,顺时针旋转放入孔眼内。固化期间不能扰动。凝固后才能上紧锚具螺栓。


    5.安装限位框、锚块


    安装两端限位框(固定端和张拉端)、锚块。将锚块分别置于限位框内,保持两端中心线一致后固定,确保张拉端锚块能在限位框内自由滑动。


    固定端锚块侧面螺栓强度建议用12.9级以上,锚块两端的楔形孔小孔均是朝内,高强螺杆建议用10.9级以上。


    6.安装碳纤维板


    根据设计要求裁剪碳板,碳板裁剪长度每端各预留5~10cm。将碳板装入锚具楔型孔内,滑动张拉端锚块至起始位置,并用夹具夹紧。


    7.安装千斤顶


    在张拉端依次安装高强螺杆、垫片、4个螺母、千斤顶前方的挡块及千斤顶,并调整至顶紧。千斤顶的受力方向应与预应力碳纤维板的中心线重合。


    8.涂碳纤维板胶


    现场应做好防护措施,再开始预张拉,以确保施工安全。预张拉卸载后,在碳纤维板表面用刮板涂抹碳板胶,保证涂抹均匀。


    9.预应力张拉


    按设计要求进行逐级正式张拉,每级张拉后需持荷3-5分钟,同时记录相应的拉力及伸长量,再进行下级张拉。


    张拉完成后旋紧螺母,卸除千斤顶,并切除过长螺杆。


    10.碳纤维板加压


    每隔2米安装一个压片固定,采用膨胀螺栓固定,并轻微加压。


    11.养护


    最后,涂刷防火、防腐涂料,对锚具及碳板做好防护处理。