碳纤维板张拉施工工艺

碳纤维板张拉施工工艺

摘要：作为国内公路加固首次采用的张拉碳纤维板施工技术，本文通过杜步大桥加固施工实践，详细介绍了张拉碳纤维板施工的工艺流程、施工步骤，以及施工注意事项、建议采用的检查验收标准，可为今后推广使用该技术提供借鉴参考。

关键词：桥梁加固张拉碳纤维板施工技术

一、概述

据统计截止2005年底，在我国通车公路中，有各种桥梁33.66万座，累计长度1474.75万延米，其中：特大桥876座，145.96万延米；大桥23290座，512.53万延米；其余为中小桥。从2004年全国桥梁普查资料来看，全国查出危桥13303座，达468888延米。危桥的存在，已严重影响到路网和干线的畅通。此外，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，运输车辆的吨位有较大幅度的增长，这对我国路网中的桥梁通行能力和承载力均提出了更高更新的要求。因此，通过一定的技术措施，对技术标准低、通行能力和技术状况差及因其他原因造成的危桥进行加宽改造与加固补强，使现有桥梁在今后交通事业的发展中保持充分的适应性，是我国交通管理部门要长期进行的一项重要的工作。

桥梁加固技术改造其根本目的是为了恢复和提高承载力，方法有以下几种类型：1、加强薄弱构件。对于有严重缺陷或因通行重型车辆而不能满足安全承载要求的薄弱构件，采用以新材料，增大构件的截面尺寸、增设外部预应力或用化学粘结剂粘贴补强材料等补强措施进行加固。2、增加辅助构件。3、改变结构体系。

碳纤维板张拉施工就是通过在梁体设置碳纤维板，然后通过张拉以提高梁体承载力的一种施工技术。我公司在广东杜步大桥的加固施工中在国内公路桥梁加固施工首次采用了该技术，取得了理想的效果。

杜步大桥位于原107国道，现清（远）连（州）一级公路上，中心桩号为

K2177+583.227。桥长833m，斜交角度90°，桥宽21.5m，跨径布置为27×30m，上部结构采用预制预应力混凝土T梁，下部桥台采用重力式桥台、扩大基础，桥墩采用柱式墩、桩基础，支座采用圆形板式橡胶支座。该桥设计荷载为汽车－超20级，挂车－120。

在清（远）连（州）一级公路升级改造过程中，由于路基施工标段在刷坡施工中防护不当，部分巨石砸落到杜步大桥上，造成右幅桥第一跨桥面及梁体严重破坏。依据桥梁检测及设计文件，加固措施中采用了在其中3片T梁马蹄侧面张拉预应力碳纤维板以补偿原结构承载力。

西安瑞通路桥科技有限公司根据业主批复的施工组织设计于2008年9月4日至2008年10月1日组织了该项目的施工，广东虎门技术咨询有限公司作为该项目的监理全程监理了施工全过程。

二、设计与施工工艺流程

（一）设计概况

1、顺桥向在T梁马蹄位置张拉单层碳纤维板，碳纤维板设计厚度2.4mm、宽度为60mm，抗拉强度≥2800Mpa，弹性模量≥1.65*10 Mpa，极限承载力为403.2KN，张拉控制力为220KN，碳纤维板材料安全性能指标必须符合《混凝土结构加固设计规范》中强制执行条款4.4.2条单向织物（布）高强度Ⅰ级的规定。

2、预应力碳纤维板通过固定端与张拉端钢构件与T梁马蹄侧面连接，钢构件采用Q345钢，钢构件表面采用整体镀锌防锈处理，镀锌外面再涂两道红色和银色防锈漆；固定端和张拉端钢构件与混凝土梁采用M20高强锚栓连接。

3、施工完毕后，应在碳纤维板外表面涂抹涂料作为防护。

4、只加固第一跨第1＃、2＃、3＃梁，全桥共3片梁。

（二）施工工艺流程

1、主要施工步骤

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、碳纤维板粘贴面在粘贴前用丙酮擦洗干净；

f、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；

g、安装碳纤维板；

h、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；

i、张拉完毕后，在碳纤维板两侧（含碳纤维板）范围内粉5mm厚粘结剂作为碳板保护层；

j、在固定锚具螺栓的螺帽处抹一层粘结剂，所有的金属件表面再抹一层防锈油脂，然后安装张拉端与固定端锚具盖帽；

k、在被加固的梁底两侧范围包括盖帽均采用高强度、高粘结砂浆保护涂料涂刷保护。

2、工艺流程图

三、主要工艺要点

（一）施工准备

1、搭设施工支架、主要材料的采购及锚具钢构件的加工制造。

根据现场条件搭设适于施工的施工支架。本项目使用的碳纤维板材料为桥梁加固专用材料，设计厚度2.4mm，极限抗拉强度为2800 MPa，弹性模量为

1.65x105MPa，极限承载力为403.2KN，碳纤维板张拉控制力为220KN，为碳纤维板极限拉力的55%，该材料为进口的sika供应商提供。碳纤维板与梁体粘结采用SikaDur30粘结剂；锚具底板和梁底接触面上涂抹SikaDur31CFN粘结剂。

锚具钢构件采用厂制，锚具加工所用钢板采用15mm厚A3钢，锚固螺栓采用M8高强螺栓，张拉螺杆采用8.8级钢制M24螺杆。

2、施工放样。在加固的T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。

（二）砼凿除及表面处理

根据施工放样确定固定锚具和张拉端锚具的位置凿除梁体表面砼，厚度为1.5cm（即锚具钢板厚度），以保证粘贴锚具表面与梁体表面水平。在碳纤维板位置处采用角磨机对梁体砼表面进行打磨，再用干布拭擦，确保粘贴面平整且无粉尘。

（三）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：植螺栓胶用瑞士喜利得植筋胶，螺栓采用高强锚栓。

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，钻孔深度为15 cm。

4、清洁孔壁及螺栓：

（1）、将吹风机喷嘴深入成孔底部并吹入洁净无油的空气，向外拉出喷嘴，反复3次；