2016年预应力碳纤维板加固箱梁桥案例

　　[摘要] 本文主要结合预应力碳板加固某桥梁装配式预应力混凝土连续箱梁的实例，根据荷载试验以及实际病害发展，分析了预应力混凝土箱梁产生大面积裂缝原因，并针对病害提出可行的加固方案，同时简单介绍了预应力碳板在该项目中的施工工艺。
　　[关键词] 装配式预应力混凝土连续箱梁 大面积裂缝病害成因及整治措施 预应力碳纤维板加固
　　 1.工程背景
　　2016年5月，卡本工作人员前往三淅高速某桥梁，对该桥梁装配式预应力混凝土连续箱梁进行维修加固。
　　该桥梁全长86m，全宽12.5m，净宽11.5m。跨径组合为4*20m;上部结构为装配式预应力混凝土连续箱梁，横向布置4片梁;下部结构形式为柱式墩;沥青混凝土桥面铺装。
　　 2.主要病害
　　4-4#箱梁底板存在33条横向裂缝与2条斜向裂缝，裂缝最大宽度0.06mm，两侧腹板距3#墩0-1/4跨区间内，共分布27条斜向裂缝，距3#墩3/8-5/8跨区间，共分布19条竖向裂缝与41条斜向裂缝，部分裂缝延伸至翼缘板，最大缝宽0.16mm。
　　 3.荷载试验及病害分析
　　对该桥梁3、4跨进行的荷载试验显示：该桥在荷载试验中未出现明显异常，通过对各片箱梁挠度、应变及数据离散性进行横向对比，4-4#箱梁挠度及应变在试验过程中较对称的4-1#箱梁变化幅度稍大，说明4-4#箱梁刚度稍弱。
　　4-4#箱梁存在密集的横向、竖向和斜向裂缝，从裂缝的分布情况看，该桥16片箱梁中仅4-4#箱梁产生裂缝，属于个别情况，且裂缝主要分布在跨中区域偏向中心的位置。根据等跨连续梁的受力特征，推断裂缝是在结构体系转换前形成，再从裂缝的数量和分布分析，裂缝为结构受力性裂缝。综上所述推测4-4#箱梁裂缝是由于实际预应力不足(损失)、或施工时混凝土强度未达到设计强度引起。
　　 4.加固方案及施工工艺
　　该箱梁按照部分预应力混凝土A类构件设计，出现较密集的结构受力裂缝，不符合现行规范，对结构的承载能力和刚度均有一定程度的削弱，影响结构安全性。
　　①　 针对刚度不足的情况，采用预应力碳板加固。
　　②　 针对构件20m的跨度，设计碳板长度16m。
　　③　 针对裂缝分布情况和箱梁的受力特点，布置2条1.4mm厚100mm宽预应力碳板，张拉力为1200MPa(16.8t)
　　 5. 施工工艺：
　　①　箱梁下搭设钢管架。
　　②　预应力碳板锚具位置放线打孔。
　　③　预应力碳板锚具安装。
　　④　预应力碳纤维板安装。
　　⑤　配胶、涂抹结构胶。
　　⑥　预应力张拉。



　　 结语：
　　预应力碳纤维板加固系统是少数可以在不卸载的情况下进行结构加固的主动加固方法。加固完成后可以很好的参与到结构的受力体系中去，增加结构的强度和刚度的同时减少结构的挠度变形，并能减少和封闭裂缝。同时，所用的碳纤维材料具备轻质、高强、耐老化的特点，加固后几乎不增加自重和体积，是非常理想的桥梁加固解决方案。
　　随着我国交通事业不断发展，现有的桥梁总数不断提升，使用年龄的增加，将有越来越多的桥梁出现抗弯承载能力下降，刚度减弱，挠度和裂缝不断发展的情况。在这种背景下，预应力碳板加固技术将在桥梁领域得到越来越多的应用。新工况不断出现，将持续推动预应力碳板技术走向成熟。
　　 注释
　　文章中的病害数据、试验数据及箱梁截面和碳板布置图来自中交第一勘察设计研究院，特此鸣谢。