1个项目概述

位于甘肃省兰州新区的中川高速公路S 201线K 111+825排红沟3桥位于甘肃省兰州新区。是省道S 201线的重要组成部分。该桥为1~10m空心板桥，于2003年建成。近年来，由于兰州新区建设所需的大量建筑材料，都必须经过S 201线英兰路到达工地。重型和超载车辆密集，导致桥梁铰链接头脱落，8梁板甲板铺装损坏。1-6#、1-7#、1-8#板底部出现不规则细小裂纹，宽度为0.1~0.2mm，严重渗漏。该桥梁的技术状况被评定为三级桥梁，存在严重的安全隐患，单靠维护并不能从根本上解决这一问题。通过对公路勘测设计有限公司的设计，最终确定了加固预防性养护工程的施工工期和施工方案。

2.介绍预应力碳纤维层压板加固技术

碳纤维材料的弹性模量与钢相似，但抗拉强度是普通钢的10倍。当钢筋屈服率仅为0.15%时，拉伸应变仅为0.15%，而施加碳纤维材料的拉伸强度则需要1.7%的拉伸应变。碳纤维预应力后，避免了碳纤维片材的应变滞后现象。有效地发挥了碳纤维层合板的强度，提高了结构承载力，提高了受弯构件的抗弯刚度，减小了原构件的挠度，抑制了构件的变形和裂缝扩展。解决了碳纤维强度与弹性模量比值高的矛盾，具有很好的经济效益和社会效益，具有安全系数高、技术可靠性指标高、经济性好、性价比高等特点。

与其他加固方法相比，预应力碳纤维层压板加固方法具有强度高、效率高、重量轻、空间要求小、耐久性好、耐腐蚀、施工简单、不影响交通、不需要定期维修等优点。

预应力碳纤维层合板在S 201线K 111+825排洪沟3号桥上的应用实例

3.1钢筋维修计划的比较和选择

通过对结构受力、经济等方面的综合比较和选择，确定了主要的维修措施如下：

(1)环氧树脂填充铰链；

(2)碳纤维层合板加固空心板；

(3)修补桥台混凝土剥落和裂缝；

3.2主要材料

1)碳纤维层压板：使用表面粗糙的防滑产品。

2)普通钢

(3)混凝土：钢筋混凝土的强度应比原结构和构件混凝土高一级。

4)粘结胶：锚固、粘结钢和裂缝修补结构胶的性能应满足要求。

4施工过程

4.1预应力碳纤维层压板施工步骤

4.1.1钻孔和安装锚块

根据设计图纸安装碳纤维半张端和固定端锚块，钻孔和植入支撑高强度地脚螺栓。锚块钢板与混凝土梁之间的接触经过抛光、清洗等表面处理，然后施加钢胶，锚固块贴在梁的底部，锚块固定在螺母上。

4.1.2混凝土表面处理

安装锚固块后，在这些粘贴位置处的混凝土表面进行修复、平整和清洗。

4.1.3碳纤维层压板的现场卸载和夹紧

根据锚固块的位置，进一步复合碳纤维层压板的冲裁长度。根据所述冲裁长度对碳纤维层压板进行切割，去除所述碳纤维层压板两端夹紧长度中的保护膜。制备了特种快速胶，并将其应用于碳纤维层压板的夹紧长度。将内表面放入所述波齿夹具锚内，并迅速拧紧所述波齿夹具锚的上下波齿板。取下碳纤维层压板表面的保护膜，涂上粘合剂。同时，在梁底部的混凝土表面加入相同的碳纤维层合板胶粘剂。

4.1.4锚地和锚地保护

锚固安装后，用环氧基防护材料涂抹和密封防腐层的磨损，在锚固区悬挂丝网，喷或涂高粘结防水砂浆作为保护层。

4.2锈蚀混凝土修补

对于混凝土构件的接缝表面，先用浸渍丙酮的硬刷去除表面油性污垢，用冷水冲洗，抛光粘接剂表面，去除2~3mm厚的表层，完全暴露新表面，吹散粉末，如果表面不均匀，用高强度树脂砂浆修补。

4.3铰链加固

这次采用压力输注法加固铰链接头。工艺流程是：将铰链缝中的松散砂浆和劣质砂浆拆除，→用鼓风机清洗接头，使其保持干燥的→直立临时模板，埋设注浆喷嘴和排气管，→准备灌浆和灌浆设备→加压灌浆→表面处理→固化。

4.4 裂缝密封处理

宽度小于0.15mm的裂缝用环氧树脂涂层封闭，宽度大于0.15mm的裂缝用灌浆封口。用肥皂水密封裂缝以进行泄漏检测，并在注入胶水后一天清洁胶水表面。

4.5桥面铺装及排水孔安装

重新铺设钢筋，在预设的排水孔处放置排水孔，并重新铺设C40防水混凝土甲板。铺装钢筋为Φ16水平和Φ12纵向，重铺层采用钢纤维混凝土，面层采用沥青混凝土。

5结束语

本文提出的预应力碳纤维层合板桥梁加固设计与施工技术与以往常用的加固方法相比，具有较好的适用性，更适合于实际工程操作。它可以改善梁的破坏形式，增加屈服荷载和承载力开裂荷载，减小梁的挠度，改善梁的变形性能和裂缝形态。碳纤维层合板的强度也得到充分利用，适用于桥梁病害的加固和养护。工程实践表明，该方法加固效果好，工期仅45天，施工方便、快捷。加固后梁的承载能力明显提高，变形恢复和裂缝闭合效果明显，施工精度高，具有优良的结构性能。