某桥位于江苏南通,桥长约500m,桥梁全宽28.0m,桥梁设计荷载为汽一超20;挂-120。近年来,由于该桥交通流量大、重载车辆多,出现了不同程度的结构受力性病害,且病害情况呈逐年上升趋势。
该桥部分病害具体表现
板梁出现裂缝
立柱混凝土、盖梁破损露筋
支座环向开裂、偏位;支座剪切变形翻边
该桥加固施工工序之一就是粘贴预应力碳板,目的在于控制裂缝的进一步发展,以及对部分板梁的抗弯加固。
材料要求
预应力碳扳须提供由国家级检测中心出具的碳纤维板及锚具组装件系统整体极限拉伸性能测试报告,注明碳纤维板的力学性能指标及锚具的实测极限拉力指标,碳纤维板的抗拉强度不得低于2400MPa,弹性模量不得低于160GPa,锚具的锚崮效率不得低于0 95,且须提供由国家级检测中心出具的碳纤维板及锚具组装件系统200万次疲劳测试报告。
工艺流程
1.划线切槽、钻孔植筋,安装支撑底座
(1)按照设计图纸安装位置要求以及固定支座底座上锚栓孔和顶压板上锚栓孔的位置,对混凝土梁进行弹线定位。考虑到箱粱长度与设计图纸的差异,放线定位时应从梁跨中部位向两边放线或以一端箱梁根部为基准线进行防线,切勿分别以箱梁两端根部作为基准进行划线定位。
(2)按图纸注明的外框尺寸及深度对混凝土进行切槽,并用聚合物砂浆或修平胶将槽内底面找平。
(3)钻孔前应注意用钢筋探测仪标出钢筋和波纹管位置,调整钻孔位置,避免损伤主筋和预应力钢绞线,钻孔直径和深度应遵循设计书或厂家要求。去除钻孔内的浮尘及碎渣,植入锚栓,用螺母将支承底座固定在预先植入的化学锚栓上。两端支承底座的平面直线度偏差应控制在5mm以内,竖向高度偏差应控制在10mm以内,待锚栓胶黏剂固化达到设计强度后方可进行预应力张拉。
2.混凝土表面处理
在支承底座安装完成后,在混凝土表面画出两个支承座中心位置的连线,对连线左右粘贴碳纤维板位置的混凝土表面进行打磨、修补、找平、清洁等表面处理。
3.碳纤维张拉装置组装
(l)碳纤维板和锚具为已在制造商工厂内装配完毕的组装件成品。
(2)将碳纤维板及锚具组装件成品与张拉挡板、张拉螺杆、反力钢板、螺母等配件通过支承底座安装在梁上,在张拉端注意确保按照图纸中预留的伸长量供锚固张拉移动。
(3)若张拉端锚杆长度不够,可使用连接套筒配合加长螺杆进行弥补。
4.调制碳板胶黏剂并涂抹
(1)按照A:B=2:1(重量比)的混合比例,调制碳板胶黏剂。
(2)用丙酮或酒精将碳纤维板的粘贴表面擦洗干净,并涂抹配置好的碳板胶黏剂,涂抹胶黏剂所用的刮板必须为塑料材质,严禁使用金属刮板或挂到,以免对碳纤维板造成不必要的损伤。
5.碳纤维板条分级张拉
(1)在张拉端将千斤项放入反力钢板与支承底座端而之间。注意千斤项活塞移动方向朝外侧,通过测量核对两侧螺杆与底库的距离保证梁端的直线度。
(2)均匀稳定地驱动千斤顶油泵,切勿用力过猛及速度过快。按照图纸上表明的张拉应力及分级要求将碳纤维板进行预应力张拉。(建议采用五级张拉的方式,分别为10%、30%、50%、80%、100%张拉总应力水平)。每次张拉到位后测定并记录下张拉应力和碳纤维板的伸长量,待张拉到100%设计张拉应力时,持荷至少5分钟进行观测,无异常后方可进行后续工作。
(3)在张拉的过程中,如需对张拉系统进行微调,必须在卸荷后方可进行,严禁在持荷状态下对系统进行人为施加外力的调整。
(4)在张拉的过程中,如千斤项的行程不够,可将支座底后方的紧固螺母旋紧,随后将千斤顶卸压重新归位使用。
(5)张拉过程中应对混凝土梁体进行观测,无异常情况方可进行下一步的张拉工作,否则应停止张拉并分析原因。
(6)将碳纤维板的理论伸长量与实际测量的伸长量数值进行对比,计算误差量,误差量应控制在6%的范围内。
(7)待碳纤维板张拉及持荷观察完成后,拧紧紧固螺母后进行放张,拆下千斤顶和反力钢板等。支承底座及锚具作为永久构件,长期保留。
6.碳纤维板局部压片
如梁体自身预拱度造成碳板与混凝土间隙较大,可采用压片将碳板顶升的方法予以解决,压片的间距一般为4m,最小间距不小于2m。
(1)安装压片并旋紧螺母,抬升顶升压板将碳纤维板紧贴混凝土表面,并挤出多余的碳板胶黏剂。旋紧螺母时应注意两边同步进行,并保持均匀低速的节奏,端部压片高度不超过30mm,在加压的过程中如有异常声音,必须立即停止顶升并检查。
(2)压板顶升操作顺序:两端一跨中一其余。
(3)检查碳纤维板与混凝土梁之间的状况,用碳板胶黏剂将空隙填满。
(4)如存在粱体预拱度较大导致的碳纤维板与混凝土表面仍有较大间隙的现象,可酌情增加压片及用碳板胶黏剂将空隙填满的方法进行处理。
7.表面防护
(1)在碳纤维板的表面涂抹抗紫外线防护胶黏剂,厚度2~3mm左右,对碳纤维板进行防护。抗紫外线防护胶黏剂的配比为A:B=2:1(重量比)。
(2)按照设计图纸要求对金属构件进行防腐处理。
注意事项
(1)为保证施工安全、结构安全及工作的顺利开展,在施工前必须对施工工具、临时设备及其他保障措施进行详细检查、核对,在确保万无一失后方可施工。
(2)碳纤维板为导电材料,使用碳纤维板时应尽量远离电气设备及电源。
(3)在碳纤维板张拉的过程中,分级对碳纤维板的张拉应力和伸长量进行监测,确保张拉完成后,碳纤维板的应力达到设计张拉值。如两者误差较大,以应力值为准。
(4)为确保施工安全,碳纤维板在张拉过程中,非施工人员应尽量远离张拉现场,在两端正对张拉的位置严禁站人。在施工过程中如有异常声响,应立即停止操作,分析原因后方可进行后续工作。
(5)每阶段张拉完成后,应持一段时间观察碳纤维板的状况,达到100%张拉应力水平后至少应持荷5分钟时间进行观察,此段时间内严禁任何的操作。