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          關于預應力碳纖維板加固施工要點解析
          2022 / 08 / 31

          1、預應力碳纖維板加固系統簡介


          對需要加固的構件,采用涂覆有環氧結構膠的碳纖維板進行預應力張拉,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。



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          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


          • 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?其重量僅為鋼材的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,施工快捷等優點,且因其質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。


          • 碳纖維板材是將樹脂、纖維絲按照一定的比例通過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,粘貼碳纖維板的產品質量更易保證,受力更均勻,強度發揮更充分。


          1.2預應力碳纖維板加固系統優點


          • 變被動加固為主動加固,可以使碳纖維板材高強特性得到提前發揮,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,同時更有效減少結構的撓度變形,并能減少和封閉裂縫產生。


          • 產品結構尺寸小,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,幾乎沒有濕作業,不需要大型施工機具,施工占用場地少。


          • 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指標



          • 靜載錨固性能:錨固效率系數 ≥90% 。


          • 疲勞性能:通過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 ),循環荷載次數200萬次的疲勞試驗 。


          • 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


          項目簡介


          • 項目名稱: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,在重載車輛作用下易產生裂縫。

          • B.合龍段前后幾個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易產生收縮裂縫。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行加固。

          加固方案


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          工藝流程


          定位放線—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。


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          3、預應力碳纖維板加固的注意點


          • 被加固的混凝土結構構件,其現場實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最新版相關規定要求。 


          • 預應力筋-錨具組裝件應通過200萬次疲勞荷載試驗,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最新版相關規定要求。


          • 當被加固構件的表面有防火要求時,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行防護。


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


          • 施工過程中必須保證張拉端、固定端支座中心線與碳板支座中心線平行或重合,保證后期碳板張拉過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) 。


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