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浅谈桥梁预应力碳纤维加固施工的应用

摘要：碳纤维增强复合材料是一种新型的高强度、高模量、轻质量材料，在

桥梁、汽车和航空等领域被广泛应用。在桥梁加固领域，相比于传统的桥梁加固

法，碳纤维加固法有着轻质、高强、耐腐以及施工方便等优势，近年来碳纤维加

固法成为国内外学者研究的热门课题。本文主要对桥梁预应力碳纤维加固施工的

应用进行分析探讨。

关键词：预应力碳纤维加固；桥梁加固；施工应用

前言：

近年来，随着我国经济的高速增长和交通量的迅猛增加，较多的桥梁已经处

于高负荷运行的状态。混凝土构筑的桥梁结构会在长期运用的环境(如荷载、碳

化、冻融、化学介质侵蚀等)作用下，使结构出现开裂，桥梁的承载能力被一定

程度上降低了，减小了使用年限，甚至出现桥梁坍塌情况。

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，在桥

梁梁板结构的功能未全部被丧失的情况下，只是性能相对减弱了，或是安全度下

降了，对其用预应力碳纤维板做补强以及加固处理，使承载能力得到提高、工

性能得到恢复以及使用年限被延长。

工程简介

广州市黄埔区某桥长180m，跨径组合10×18m，桥面宽51m，单跨为18m，

养护类别为II类，养护等级为I等，属于大桥，因检测承载力能力不足，通过

采用预应力碳纤维板进行加固补强。

该桥底是荒地，离梁底高平均4米，桥面通车双向10车道。如下图：

一、预应力碳纤维加固概述

当前，在桥梁工程进行加固的过程中广泛进行运用的碳纤维板粘贴工艺，其

属于被动形式的加固方式，实际上碳纤维板材其自身不能进行预应力施加。预应

力碳纤维板技术其是在陈旧的粘贴碳纤维加固技术的基础上进行了创新改进，此

技术和陈旧的碳纤维板粘贴技术进行对比，预应力碳纤维板技术可以把碳纤维板

的高强度特征进行充分发挥，同时，预应力能够在很大程度上改善碳纤维板的锚

固体系其应变滞后的程度。实际上碳纤维板与钢筋相比其抗拉强度要高很多，大

约是钢筋的10倍左右。预应力碳纤维板技术能够使碳纤维板在承担结构传递荷

载应力之前，保持的应力水平较高，使能够预先保持一定程度的强度，从而能够

把碳纤维板其高强度的性能进行最大化的发挥。另外，平衡结构的一部分恒载更

加全面的增强结构的刚度，能够在最大程度上延缓裂缝开展，同时，使裂缝的宽

度缩小，从而结构的承载能力得到很好的提高。

二、预应力碳纤维板施工工法

2.1、预应力碳纤维板系统技术性能要求：

1）预应力碳纤维板锚固系统中的碳纤维板、碳纤维板胶、锚固板、锚具需

为同一品牌产品，保证其适配性。

2）碳纤维板符合《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）的高强I

级的性能指标，且需具有国家权威机构提供的检测报告。采用20mm宽×3.0mm厚

规格碳板。

3）碳纤维板胶符合《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）的A级

胶的性能指标，且需具有效期为四年的安全性鉴定报告（鉴定报告内工艺性能触

变指数≧4.0，耐长期应力性能和耐200万次疲劳应力通过）。

2.2、预应力碳纤维板系统加固施工要点：

1）施工放样：在梁板底或梁侧面按照设计图纸放样，用钢筋定位仪核定钢

筋的位置，并确定碳纤维筋板和两端锚固板及安装锚栓的位置。

2）混凝土表面处理：对两端锚固板槽口安装位置采用机械分条切割，手工

开凿施工，槽口深度≧30mm，施工时严禁损伤原结构钢筋；对混凝土基层粘贴表

面打磨处理，并保证混凝土基层的表面平整度，再使用吸尘器或鼓风机对粘贴表

面进行除尘处理，确保粘贴面平整且无粉尘。

3）锚栓安装：采用电钻按照设计图纸要求及放线位置，钻孔种植两端锚固

板M12锚栓，锚栓固化或达到设计强度后安装两端锚固板。

4）张拉机具固定：张拉端和固定端锚固板底打磨处理，并涂抹约5mm厚环

氧结构胶粘剂，按设计图位置上套入M12锚栓并固定螺丝拧紧；环氧结构胶粘剂

初凝后，在锚固板上分别安装锁固座和反力架。

5）碳纤维筋板组装：按照设计要求和现场量测的长度，裁剪碳纤维筋板并

使用细砂布轻轻打磨粘贴面，去除表面油污，然后，压入两端锚具。

6）配胶、涂抹结构胶：按厂家规定比例拌制碳板胶，在碳纤维板与梁板混

凝土接触面上涂抹胶粘剂，胶粘剂应呈中间厚两边薄状，胶厚度根据原结构混凝

土平直度确定。

7）碳纤维筋板及锚具安装：碳纤维筋板组件一端上的高强螺栓穿过固定端

锁固座，套