预应力碳纤维板加固系统在连续梁桥跨中下挠加固中的应用.pdf

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1、◎一⋯一s一预应力碳纤维板加固系统在连续梁桥跨中下挠加固中的应用古晓松(上海瑞桥土木工程咨询有限公司)摘要：预应力技术为桥梁结构的加固和提载提供了一种主动有效方法。预应力碳纤维板加固系统是最新的有黏结体外预应力技术。结合工程实例，分析了预应力碳纤维板加固系统在连续梁桥跨中下挠加固中的作用。关键词：有黏结体外预应力；预应力碳纤维板加固系统；连续梁桥；跨中下挠；主动加固0引言体外预应力加固在役梁桥是20世纪80年代出现的一种技术，经过多年来的发展与应用，无论在设计理论，还是在材料设备、施工工艺上都取得了长足的发展。就现有的钢筋混凝土或预应力混凝土梁这种最常

2、用的结构而言，采用预应力技术进行加固是一种主动、简单且有效的方法。预应力混凝土连续箱梁开裂和下挠一直是困扰工程界的难题，当出现这种病害后，目前通常采用增设体外预应力索进行加固，以提高结构的承载力和恢复正常使用挠度。现行的JTG／TJ22—2008((公路桥梁加固设计规范》中关于体外预应力加固的设计计算，实际是基于后张法有黏结预应力体系衍生而来的，但体外预应力加固体系实际是一种局部黏结的无黏结预应力体系，主要在锚固块与转向块处加强了与既有结构的传力联系，其余段均无黏结。体外预应力总体损失虽然比有黏结体内预应力小，但其预应力索偏心距会随构件变形而变化。因受

3、目前理论研究水平所限，对于体外预应力加固连续梁桥或连续刚构桥只能采用有限元方法进行分析。当采用有限元方法分析体外预应力加固结构时，由于约束条件选用的限制，计算图线至固结点之间必须采用刚臂表示转向构造，在此情况下难以模拟出拉索在转向装置中的滑动特性[1]。采用传统的体外预应力加固后，梁体为体内外混合预应力梁。随着预应力材料和锚固、预应力张拉技术的发展，预应力碳纤维板加固系统是目前最新的有黏结体外预应力技术。该技术的应用，可以使设计最大程度符合现行规范计算假定的要求，且与实际受力状况更为符合。1预应力碳纤维板加固系统的优点预应力碳纤维板加固系统由高强预应力

4、碳纤维板、锚具、植筋胶黏剂、碳板胶黏剂和抗紫外线防护胶黏剂构成，如图1所示。图1预应力碳纤维板锚固及张拉系统预应力碳纤维板加固系统较传统体外预应力索加固系统有诸多优势，二者主要特点对比如表1所示。表1有黏结与无黏结体外预应力加固系统对比表加固方法预应力碳纤维板加固系统体外预应力索加固系统受力体系有黏结体外预应力无黏结体外预应力与设计规范计算假定的符合性高较高有限元建模边界条件模拟难度较低较高收稿日期：2017-06—1956上够么珞No．32017一s一一—Ys◎续表加固方法预应力碳纤维板加固系统体外预应力索加固系统材料自身强度及弹性模量高较高锚固系统

5、可靠性高(锚圃效率系数≥O．95)高选定材料后基本为定值，单板张拉力稍低；锚固单根钢束组成根数可调，单束张拉力大；锚固区应力集单板(单束)张拉力及锚固区应力集中度区应力集中度低中度高材料耐久性能耐腐蚀性、疲劳性、抗松弛性高耐腐蚀性、疲劳性、抗松弛性一般对原构件的影响较少增加原结构自重增加原结构局部自重较多施工条件施工便利，但不适合有较大曲线及拐角的结构施工繁琐，可方便处理结构拐角施工工期无湿作业，工期短有湿作业，工期长施工质量控制可靠性高(张拉力与伸长量双校核)可靠性较高(张拉力校核准确，伸长量校核有误差)对现行交通的影响可不封闭交通施工，对交通影响较

6、小需封闭交通施工，对交通影响较大后期维护定期检查，但检查周期间隔长定期检查，但检查周期间隔短2预应力碳纤维板主要技术指标(1)预应力碳纤维板及其胶黏剂主要技术性能指标如表2和表3所示。表2桥梁加固用预应力碳纤维板主要力学性能指标序号项目技术指标值／MPa1抗拉强度标准值≥24002伸长率≥I．7％3与混凝土正拉黏结强度≥2．5，且为混凝土内聚破坏4层间剪切强度≥505弹性模量≥1．6×10‘5表3碳纤维浸渍、粘贴用胶黏剂主要力学性能指标表性能项目A级胶性能指标抗拉强度／MPa≥45抗拉弹性横量／MPa>12500胶体性能抗弯强度／MPa≥50，且不得呈

7、脆性破坏抗压强度／MPa≥70伸长率／％≥1．5钢一钢拉伸抗剪强度标准值／MPa≥14黏结能力钢一钢不均匀扯离强度／kN·m1≥20与混凝土正拉黏结强度／MPa≥3，且为混凝土内聚破坏不挥发物含量(固体含量)(％)≥99(2)碳纤维板锚具的锚固效率系数不得低于0．95。(3)碳纤维板及锚具组装件系统200万次疲劳测试后极限应力无异常，碳纤维板呈发散破坏；夹片及锚具正常无滑脱。(4)碳板黏结胶须满足GB50728--2011((工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》的要求(包括力学性能报告、90d湿热老化报告、耐冻融报告及工艺性能报告)。3工程实例3．1桥

8、梁概况某公路跨线桥大桥全长543．246m，共8联24跨，其中第12～14跨主桥上部结构为三跨