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關(guān)于預應力碳纖維板加固施工要點(diǎn)解析

2022 / 08 / 31

1、預應力碳纖維板加固系統簡(jiǎn)介


對需要加固的構件,采用涂覆有環(huán)氧結構膠的碳纖維板進(jìn)行預應力張拉,修復構件的變形和閉合裂紋,而后將碳纖維板粘貼、錨固在構件上,形成新的受力平衡,提高其承載能力。



適用范圍:


工民建大跨度結構加固、板抗彎加固、控制裂縫加固,板梁、箱梁、T梁的抗彎加固,鋼筋混凝土橋梁控制裂縫等。



1.1 碳纖維板材特點(diǎn)



  • 強度高:順纖維方向抗拉強度遠大于普通鋼筋,比普通鋼筋高 7~10倍。

  • 密度?。和冉孛嫦?其重量?jì)H為鋼材的1/7~1/5,強度與密度的比值較高(比鋼材高 10~15倍)。


  • 抗腐蝕性能良好:由于采用的主要材料是非金屬材料,碳纖維電化學(xué)活性遠小于鋼材,具有非常好的抗腐蝕性能。


  • 具有不增加構件的截面尺寸和自重,加固修復不留痕跡,防水、抗腐蝕、耐疲勞、耐久性能好,施工快捷等優(yōu)點(diǎn),且因其質(zhì)地柔軟而適用于各種形狀尤其是斜、彎、坡及異型結構橋梁的加固。


  • 碳纖維板材是將樹(shù)脂、纖維絲按照一定的比例通過(guò)高溫固化擠壓而形成的,包括碳纖維板和碳纖維板條。碳纖維板與粘貼多層碳纖維布相比,粘貼碳纖維板的產(chǎn)品質(zhì)量更易保證,受力更均勻,強度發(fā)揮更充分。



1.2預應力碳纖維板加固系統優(yōu)點(diǎn)



  • 變被動(dòng)加固為主動(dòng)加固,可以使碳纖維板材高強特性得到提前發(fā)揮,在二次受力之前就有較大的應變,從而有效減小甚至消除碳纖維板材應變滯后的現象,達到更好的加固效果。


  • 預應力產(chǎn)生的反向彎矩,可抵消一部分初始荷載的影響,提高使用階段的承載力, 使構件中原有裂縫寬度減小甚至閉合,并限制新裂縫的出現,從而提高構件的剛度,減小原構件的撓度,改善使用階段的性能。


  • 對碳纖維板施加預應力,可大幅度提高鋼筋混凝土構件的強度和剛度,同時(shí)更有效減少結構的撓度變形,并能減少和封閉裂縫產(chǎn)生。


  • 產(chǎn)品結構尺寸小,材料輕且薄,基本不增加原結構自重,不影響原結構的使用空間,加固后不留痕跡。


  • 施工安裝方便,幾乎沒(méi)有濕作業(yè),不需要大型施工機具,施工占用場(chǎng)地少。


  • 具有良好的耐久性和耐腐蝕性。


1.3 預應力碳板加固系統主要技術(shù)指標



  • 靜載錨固性能:錨固效率系數 ≥90% 。


  • 疲勞性能:通過(guò)以碳纖維板抗拉強度標準值的65%為應力上限(應力幅為應力上限,應力幅為100MPa ),循環(huán)荷載次數200萬(wàn)次的疲勞試驗 。


  • 錨栓的設計剪應力不得大于錨栓材料抗剪強度設計值的0.6倍。


2、工程案例



項目簡(jiǎn)介



  • 項目名稱(chēng):228國道青口河大橋橋梁病害維修加固工程


  • 橋梁病害:橋梁上部結構箱梁腹板、底板出現不同程度的裂縫。


  • 病害產(chǎn)生的主要原因有:


  • A.本橋箱梁底寬較寬,中跨跨中處底板厚度較薄,底板底面橫向鋼筋承載力低下,底板布置有較多波紋管,在中跨底板預應力鋼束徑向力的作用下,底板橫向受到較大的正彎矩作用,在重載車(chē)輛作用下易產(chǎn)生裂縫。

  • B.合龍段前后幾個(gè)節段底板預應力管道較為密集,下方局部混凝土振搗不密實(shí)易產(chǎn)生收縮裂縫。針對變截面連續鋼構箱梁底板縱向裂縫采用橫向預應力碳板進(jìn)行加固。

加固方案




工藝流程



定位放線(xiàn)—混凝土表面處理—鉆孔植筋—安裝支座—涂抹碳板膠粘劑—安裝碳板和壓條—張拉預應力碳板—噴涂表層防護涂料。



3、預應力碳纖維板加固的注意點(diǎn)


  • 被加固的混凝土結構構件,其現場(chǎng)實(shí)測混凝土強度等級不得低于C25,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于2.0MPa,且符合《混凝土結構加固設計規范》GB 50367最新版相關(guān)規定要求。 


  • 預應力筋-錨具組裝件應通過(guò)200萬(wàn)次疲勞荷載試驗,且符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370最新版相關(guān)規定要求。


  • 夾具的靜載錨固性能應達到0.90,且符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370最新版相關(guān)規定要求。


  • 當被加固構件的表面有防火要求時(shí),應按現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016最新版規定的耐火等級及耐火極限要求,對膠粘劑和碳纖維復合板進(jìn)行防護。


  • 預應力張拉過(guò)程中,必須保證張拉的應力滿(mǎn)足設計要求,可在千斤頂部設置應力應變儀以監控張拉應力。


  • 施工過(guò)程中必須保證張拉端、固定端支座中心線(xiàn)與碳板支座中心線(xiàn)平行或重合,保證后期碳板張拉過(guò)程中碳板全截面受力,防止出現碳板部分截面受力的情況(一邊緊一邊松) 。