卡本加固课堂丨你应该掌握的“主动”加固技术

提到预应力，很多工程上人第一反应是采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等的混凝土结构，其实在《预应力混凝土结构设计规范》JGJ 369-2016中对碳纤维材料应用在预应力结构中。

 

一、预应力碳纤维板系统

在结构加固领域中也有预应力与碳纤维的结合，那就是预应力碳纤维板加固系统，一种主动加固技术，是将预应力技术运用在碳纤维板，形成了高性能的预应力碳纤维板加固系统。一般由预应力碳板、配套结构胶、锚固单元三大部分组成。

 

原理：碳纤维板通过环氧胶粘剂与混凝土构件粘结，对碳板进行张拉，通过锚固单元和结构胶粘剂完成预应力的传递，同结构形成新的受力平衡，提高结构承载力。

二、适用范围：

1）桥梁结构加固：

    中小跨度的桥梁抗弯加固，包括T梁、空心板梁、小箱梁、箱梁等的加固，尤其适合跨中横向裂缝较多或跨中挠度变形超标的桥梁。

2）工民建结构加固：

    大跨度梁体或楼板的抗弯加固，预应力钢筋混凝土梁、板的预应力损失补偿等。

三、系统优点：

1）加固后不几乎不增加结构重量,所用的碳纤维板具备轻质、高强、耐老化的特点。

2）提高碳纤维材料的强度利用率,可变被动加固为主动加固,使碳纤维板在二次受力之前就有较大的应变，从而有效减小甚至消除碳纤维板应变滞后的现象，达到更好的加固效果。

3）提高构件的刚度，减小原构件的挠度，改善使用阶段的性能。预应力产生的反向弯矩，可抵消一部分初始荷载的影响，提高使用阶段的承载力，使构件中原有裂缝宽度减小甚至闭合，并限制新裂缝的出现。

4）碳纤维板材料的耐久性远远优于钢材，后期养护费用很低。

 

四、加固效果

工程实例：

北京市政丰益桥大修工程

加固前病害：

1.左、右幅桥各跨梁体腹板、底板及翼缘板均存在开裂现象，其中腹板竖向裂缝最大宽度为0.40mm，钢筋中心裂缝最大宽度为0.3mmm；板底横向裂缝最大宽度为0.37mm；翼缘板裂缝最大宽度为1.0mm；

2．由于梁体与桥台顶紧，第一跨、第三跨梁体近桥台处翼缘板出现不同程度的斜向开裂现象，裂缝最大宽度为0.30mm。

3．各跨墩顶附近负弯矩区翼缘板均存在横向裂缝，裂缝最大宽度为0.6mm。

加固方案：

全桥采用206条卡本预应力碳纤维板进行加固，碳板最长为46m。

监测及效果：

丰益桥预应力碳纤维板张拉过程，对每条每条碳板的张拉力值和每跨的挠度变形值进行监测。桥梁的挠度监测每跨布置6个点，左右翼缘板跨中各1个，底板跨中2个，1/4跨、3/4跨各布置1个。

全桥碳板张拉完毕3天后，各跨的翼缘板及底板跨中挠度值减小2mm，桥梁梁板整体向上起拱。说明预应力碳板已经很好地参与到结构的受力中去。

 

总结：

预应力碳纤维板系统作为一种主动的加固技术，预应力碳纤维板加固系统对混凝土结构构件主动施加预应力，显著提高结构承载力，在公路桥梁和工民建领域都有广泛的应用并取得较好效果。