郑磊
大姚公路分局 云南 大姚 675400
摘要：桥梁的使用状态随着修建年代的增加而受到了不同程度的影响。为了保证桥梁的使用安全和通行顺畅，需要根据每座桥梁的特点，对其毁损部位进行适当的加固修复。预应力碳纤维板是当前危桥加固中较为常用的材料，它的材料质地、适用条件、材料的力学特点等在危桥加固中都具有明显的优势。需要加固修复人员根据施工设计原则，管理控制好施工的工序和安全质量，通过科学的检验，确保加固后的桥梁施工质量和通行安全。
关键词：危桥加固；预应力碳纤维板；应用
引言
我国幅员辽阔，地形复杂。道路交通行业的技术进步，促进了我国桥梁隧道的建设发展。桥梁是交通运输行业的重要环节，荷载着来往车辆的重量，随着使用年限，以及我国重载车辆的不断增加，桥梁的长期超负荷使用，导致它的状态发生不同程度的改变，影响着过往车辆的通行安全。这就需要相关路政管理部门加强桥梁日常养护管理，对现有桥梁进行合理检测评定，制定科学可行的施工方案，使用预应力碳纤维板等施工材料进行危桥加固改造，提高桥梁的质量，保证车辆行驶安全。
一、危桥加固中预应力碳纤维板应用技术
（一）危桥加固中预应力碳纤维板常见加固应用方法
预应力碳纤维板作为危桥加固的主要施工材料，它的粘碳纤维片具有质量轻、强度大、操作简单便捷、不易发生锈蚀等优势特点。并且还可用于抗压、抗震、抗剪力、抗弯曲等不同形式的加固施工中。预应力碳纤维板最早应用于工业和民用建筑项目的加固修复施工中，取得良好的加固改造效果后，桥梁、隧道和一些特种结构的建筑施工项目，也引用了预应力碳纤维板加固技术。碳纤维板加固技术有三种常见的加固施工方法，1.加大截面法。这种加固施工工序相对比较复杂，并且对结构的影响大；2.非预应力片材加固法。这种方法虽然可以提升修复部位的极限负荷，但碳纤维板的抗拉强度得不到有效发挥，并且有明显的应力滞后现象；3.预应力加固法。碳纤维的抗拉强度得到充分发挥，在加固部位受力发生变形时可以即刻发挥应力作用，加固效果比较突出。使用预应力碳纤维加固法进行混凝土梁板、桥板的抗剪力、抗压能力、抗震延性补强和震后修复等，而且对配筋率低、钢筋发生严重锈蚀的架桥加固效果明显。不过在加固施工中，需要严格按照材料对环境温度、湿度等条件的要求严格执行。
（二）预应力碳纤维板加固技术的优势特点
我国现役桥梁中因材料老化、交通流量不断增大，对荷载量有了更高的要求，因而亟待进行加固补强。加固改造必须使用耐腐蚀、质量小、强度还要满足一定要求的复合材料。预应力碳纤维板正好符合这些要求，因此在危桥加固改造中得到了推广应用。预应力碳纤维加固技术利用碳纤维板的高强预应力和强度等性能，减少混凝土结构受到应力和挠度发生的变形程度，减缓桥梁开裂的几率，缩小裂缝宽度，防止发生各种剥离现象，同时提高桥梁结构的荷载能力，节约施工材料成本和维护成本。
二、工程概况
某桥梁上部结构是1-12米的钢筋混凝土结构的空心板，下部是U型桥台结构，桥面宽净尺寸76+2*0.74，属于公路荷载Ⅱ级标准。日常养护中发现桥面板底层结构均出现大小不等的横桥向裂纹，有的甚至贯穿整片板，裂缝宽度也打0.18mm，裂缝主要集中在桥梁跨中区域，需要使用预应力碳纤维加固技术对其进行改造加固，保证该桥的正常排洪功能，以及桥梁的安全稳固质量。
三、预应力碳纤维板加固技术的应用探索
（一）预应力碳纤维加固技术的施工设计原则
结构自重大是混凝土结构桥梁的主要特点。进行危桥加固时，不仅不能完全卸载结构的自重，而且还需要考虑结构的二次受力情况。
桥梁结构的尺度比实验式的模拟尺度大很多，因此需要对实验室中得到的相关公式、安全系数等进行修正，使其满足现场施工条件。进行加固设计计算时，必须充分考虑加固施工和后期使用过程中的所有设计状况和荷载组合，利用极限状态的数据进行计算及验算。需要进行加固施工的危桥荷载力等各种极限参数的验算，还要考虑到可能发生的各种破坏形态，防止粘贴碳纤维片材构件发生脱落现象。
对正常使用过程的极限状态的验算，应力、变形、开裂等限制情况是必须考虑的因素，可以保证结构的耐久性和粘结完整性。同时，结构受到撞击、故意破坏，以及发生火灾等意外情况时，可能引起的碳纤维板脱落，也是预应力碳纤维板加固技术设计考虑的重要内容。
（二）预应力碳纤维板危桥加固技术施工工序
根据预应力碳纤维板加固技术施工设计方案，按照一定的施工工序逐步开展危桥加固改造。
一般碳纤维片材粘贴加固工序，需要先清理干净构件的表面，然后进行地层树脂的涂刷处理，接下来对其修补找平后，粘贴上碳纤维片材，最后做好加固施工结构表面的防护处理。
1.处理好混凝土表面结构
加固施工前测量确定危桥混凝土表面的温度、湿度等参数值，对其进行一定的处理，使其含水率低于4%，环境温度高于5℃。按照设计要求放线确定粘贴碳纤维布的精确位置后，处理混凝土表面的裂缝、凹陷和毁损部位。用修补胶修补混凝土表面的裂缝；用环氧树脂砂浆等填补凹陷基面和受损部位，保证结构表面的平整、圆润、过渡顺畅美观。把凸起的基面部位打磨圆滑，然后清理干净表面的打磨粉尘、浮渣等，保证粘贴部位的基面干燥、干净、无污垢。
2.在粘贴加固部位涂抹底胶
首先确定底胶的用量，算出需要涂抹底胶的面积和底胶使用量。结合现场的温度情况，确定底层树脂的使用量，保证底胶一次涂抹完成。根据计算用量配置底层树脂主剂和固定剂比例，保证搅拌均匀；使用毛刷等工具把搅拌好的底胶均匀涂抹在施工部位，涂抹边界应适当大于需粘贴碳纤维材料的范围；底胶干燥凝固一般需要1小时左右，如果发现凝固后的底胶有凸起的毛刺，使用砂纸将其打磨顺滑，但要注意不得把底胶层打磨穿透，如果操作出现失误时，应按照前面的步骤重新操作。
3.修正粘贴面
用找平胶处理好干燥凝固后的底胶表面的缺损、坑洼不平等状况，保证模板接头部位不会出现明显的高差、缺损和坑洼情况，较为平缓顺畅。找平材料干燥固化后，用砂纸把突起的毛刺打磨光滑顺畅。
4.粘贴碳纤维材料
按照使用设计要求剪裁碳纤维材料；结合碳纤维布使用量计算粘贴胶的适合用量，并保证粘贴胶的主剂和固化剂的配合比例和搅拌均匀度；用毛刷等涂抹工具把胶均匀涂抹在粘贴材料上；然后按照碳纤维布的铺覆要求，把涂抹好胶的碳纤维材料铺覆在需要施工的混凝土部位；用胶辊反复碾压碳纤维布铺设部位，保证碳纤维布充分浸润树脂胶液，清除中间的多余气泡和胶液，保证黏结面的充分接触。
5.检查碳纤维材料粘贴效果
利用小锤敲击的回声判断碳纤维材料和混凝土表面结构的粘接效果。用刀片划开粘层中的空鼓和气泡，用注射器向其中注入胶液，保证它和桥体结构面填充结合密实。
6.预应力碳纤维板张力控制及校验
碳纤维板的抗拉伸强度是钢材的数倍，可高达2000-3500mpa，它的张拉力达到200kn时，碳纤维板依然可以保持很好的弹性，因此，可以记录下传感器读书和纤维板拉伸长度间的关系，和计算出的理论数据进行比较，把碳纤维板的实际伸长量误差控制在6%的标准范围内，并保证它的拉伸弹性良好，实现对碳纤维板的张拉力进行合理控制。
本工桥梁工程中跨段箱梁底部一共使用了12张2.0*6cm的碳纤维板，瞄下控制张拉应力为1100Mpa，每单层碳纤维板和梁底贴合时设置有8条转向块，每单层的张拉力都高达110KN。为了保证梁底碳纤维板的施工质量，随机对其中的4条碳纤维板及其配套粘贴应变片进行预应力校验。从M1-M4进行编号，张拉端到固定端的4个截面分别有a、b、c、d表示，进行摩擦损失实验。检验预应力碳纤维板曲线状态下，超张拉等措施完全可以弥补张拉力的损失，尤其是对转向块和板间的摩擦损失弥补效果比较显著，可以满足该桥梁通过粘贴预应力碳纤维板和主梁结合加固的设计要求，大大提高变截面构件的稳固性。
结束语
总而言之，随着交通运输行业的技术进步，我国的道路桥梁建设施工技术不断提高。预应力碳纤维加固技术是当前危桥加固改造中的一种应用比较广泛的先进技术形式，通过对加固施工进行合理的设计规划，并根据设计标准要求，使用适量的粘贴胶液和固化剂在施工部位的基层结构，以及碳纤维材料表面涂抹胶液，保证二者的紧密结合。通过粘贴碳纤维片材，提高桥梁受损部位的强度和抗剪力、抗震等性能，保障车辆的通行安全，促进道路桥梁运输行业的稳定发展，为我国的经济腾飞发展提供助力。
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