王飛

摘 要：針對(duì)我國(guó)現(xiàn)時(shí)正在服役且有效發(fā)揮著交通功能的各類(lèi)公路及水利橋梁工程，實(shí)施全面、完整的橋體結(jié)構(gòu)加固及檢修維護(hù)過(guò)程是交通領(lǐng)域各級(jí)行業(yè)主管機(jī)構(gòu)所要完成的迫切任務(wù)。而現(xiàn)時(shí)所廣泛采用的諸多橋梁加固工藝都普遍存在著一些有損于橋體構(gòu)架強(qiáng)度的共同缺陷。新型的碳纖維固化加強(qiáng)工藝有效地彌補(bǔ)了這一致命性缺陷，而且施工便捷，可大幅度提升橋體構(gòu)架的抗形變性能。下面就這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施過(guò)程及應(yīng)用效果結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：碳纖維材料；橋體加固；抗彎性；施工工藝

我國(guó)實(shí)行開(kāi)放性的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)政策已經(jīng)經(jīng)歷了幾十個(gè)年頭，伴著國(guó)民經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，交通運(yùn)輸業(yè)贏得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)在我國(guó)的公路橋梁工程戰(zhàn)線上也取得了一個(gè)又一個(gè)的建設(shè)碩果，使整體交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸承載能力及服務(wù)效果取得了明顯的增強(qiáng)和提升。

1 橋體加固工藝類(lèi)型

我們國(guó)家在上世紀(jì)六七十年代所設(shè)計(jì)建造的橋梁，其設(shè)計(jì)的載重指標(biāo)絕大多數(shù)存在偏低情況，在現(xiàn)時(shí)階段這些橋梁還依然處在服役狀態(tài)，在通行規(guī)模及單車(chē)荷載持續(xù)增加的現(xiàn)今時(shí)期，特別是在推廣掛拖型、集裝箱型運(yùn)輸模式之后，當(dāng)今的絕大多數(shù)橋梁已充分暴露出不能滿足現(xiàn)時(shí)公路運(yùn)輸對(duì)橋梁質(zhì)量及性能的更高水平要求，故強(qiáng)化對(duì)目前服役橋梁受損狀況的勘查與評(píng)估，利用適當(dāng)?shù)墓袒?、檢修技術(shù)工藝進(jìn)行加固處理，對(duì)我國(guó)現(xiàn)時(shí)公路交通運(yùn)輸事業(yè)的健康發(fā)展具有很大的促進(jìn)作用。

目前針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的固化處理工藝包括：擴(kuò)展水泥橋梁斷面面積；鐵板輔助固化工藝；橋梁結(jié)構(gòu)外增設(shè)預(yù)應(yīng)力工藝；革新橋梁構(gòu)架系統(tǒng)固化工藝等，文章重點(diǎn)介紹碳纖維固化工藝。

1.1 擴(kuò)展橋梁斷面加固工藝

此工藝基本是依托擴(kuò)展承力斷面積，增加橋梁的載荷水平，加大橋梁加固應(yīng)用的覆蓋范圍。擴(kuò)展水泥橫截?cái)嗝婷娣e可運(yùn)用兩種措施：其中一種是增加橋面面板厚度，也就是深化橋面補(bǔ)強(qiáng)層尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增加橋體主梁承力厚層及承壓斷面剛度，并強(qiáng)化橋梁總體的完整性；其二是增加橋體主梁及梁筋等載荷構(gòu)架的外觀立體尺寸，加大主梁的厚度尺寸及抑制彎曲變形能力。

因?yàn)樵跇蛄航ㄔO(shè)施工過(guò)程中新澆筑的水泥屬于后續(xù)的二次受力結(jié)構(gòu)，故其銜接部位受力結(jié)構(gòu)繁雜。另外，由于其實(shí)施固化工藝需用較長(zhǎng)時(shí)間施工過(guò)程，因而嚴(yán)重干擾了橋面上車(chē)輛的運(yùn)行，而且在橫梁底部及其側(cè)面實(shí)施澆筑作業(yè)難度很大。此橋梁加固工藝重點(diǎn)應(yīng)用于橋體規(guī)模不大、施工空間限制不大的橫梁橋及拱型橋。

1.2 橋體外部施予預(yù)應(yīng)力

此橋體結(jié)構(gòu)加固工藝是把橋面梁體當(dāng)做固定錨的基體，依托拉伸承力區(qū)間內(nèi)受力鋼筋所賦予出的預(yù)應(yīng)力以抗衡一定份額的自重力作用，進(jìn)而起到減小負(fù)載的功能，同時(shí)可大力地提升橋體構(gòu)架的載荷功能。它的獨(dú)到之處是不加大橋梁自身重量、可增大橋體構(gòu)架的抗形變能力及抑制裂縫產(chǎn)生的功能，而且在對(duì)橋體實(shí)施加固處理過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)不影響橋面車(chē)輛自由通行的目標(biāo)。然而賦予橋體外部預(yù)應(yīng)力可對(duì)原橋體構(gòu)架產(chǎn)生相當(dāng)程度的破壞作用，況且在實(shí)施張拉作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)已拉緊鋼筋又發(fā)生松弛的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致加固過(guò)程失效。此橋梁加固工藝可廣泛應(yīng)用于需要對(duì)原橋體構(gòu)架實(shí)施大跨度載荷功能提升過(guò)程的橋梁類(lèi)型。

1.3 碳纖維加固工藝

此橋梁加固工藝技術(shù)類(lèi)似于利用化學(xué)粘貼制劑把鐵板緊密粘貼在水泥部件的承力側(cè)緣，讓其與橋體部件一同承擔(dān)支撐、抗壓功能，進(jìn)而增強(qiáng)橋體結(jié)構(gòu)的抗形變能力及承力功能的處理過(guò)程。

利用兩組化學(xué)樹(shù)脂粘結(jié)制劑把鐵板與其它附屬鐵部件緊密粘貼在水泥體表面，讓水泥、化學(xué)粘結(jié)劑和鐵板一起承擔(dān)應(yīng)力負(fù)荷，進(jìn)而增強(qiáng)橋體構(gòu)架的抗形變性能及載荷功能。使鋼板在一定程度上頂替鋼筋的承力功能，由此提高橋體構(gòu)架的支撐能力。歷史上此橋梁結(jié)構(gòu)加固工藝的使用起源于上世紀(jì)六十年代后期。伴著此工藝在工程實(shí)踐中運(yùn)用范圍的不斷拓展，其應(yīng)用功能短板亦隨之顯露出來(lái)，其重點(diǎn)是：加固用粘貼鋼板的使用使橋體本身重量有了較大幅度的增加，且所使用的鐵板很容易因長(zhǎng)時(shí)間暴露在潮濕空氣中而發(fā)生深度銹跡侵蝕，同時(shí)其加固作用起始階段并無(wú)突出顯現(xiàn)。

碳纖維又稱(chēng)增強(qiáng)復(fù)合材料是一種纖維復(fù)合材料。目前在工程中應(yīng)用的碳纖維是由多股連續(xù)纖維與基材膠合后經(jīng)過(guò)“擠壓”和“拉拔”成型后制成的連續(xù)纖維。碳纖維材料可以粘貼在混凝土梁的頂板、底版上，用于提高梁的剛度；也可以粘貼在混凝土梁的腹板上，用于提高梁的抗剪強(qiáng)度。碳纖維材料不僅能夠用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固，也可用于橋梁下部結(jié)構(gòu)——墩臺(tái)的加固，即在橋墩外面纏繞纖維，使橋墩的強(qiáng)度及受力狀態(tài)得到明顯改善，從而提高橋墩的承載能力。另外，也可把CFRP絞線作為預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁中。

通常情況下，依托在簡(jiǎn)支梁下部補(bǔ)充設(shè)置支撐架及橋墩數(shù)目，將各個(gè)簡(jiǎn)直橫梁之間進(jìn)行連續(xù)化處理從而使它們形成連續(xù)橋梁模式；在橋面下補(bǔ)填鋼體加筋梁或?qū)⒔g連接形式變?yōu)楣潭ㄟB接形式等。此種加固工藝應(yīng)用非常成功，然而在實(shí)施加固作業(yè)前需展開(kāi)周密細(xì)致的計(jì)算分析。

2 碳纖維加固舊橋的施工過(guò)程

施工前應(yīng)對(duì)橋梁或其構(gòu)件的特點(diǎn)進(jìn)行充分的調(diào)查、研究，并對(duì)使用的材料、配套樹(shù)脂、機(jī)具做好準(zhǔn)備工作。同時(shí)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工放樣以確定碳纖維布的粘貼位置。

對(duì)粘貼的混凝土表面進(jìn)行打磨處理和修復(fù)，并使其充分干燥。如果在潮濕環(huán)境，應(yīng)該對(duì)表面進(jìn)行干燥處理。

3 結(jié)語(yǔ)

基于目前橋梁中存在的老化、破損、裂縫等問(wèn)題，在廣泛應(yīng)用碳纖維材料加固橋梁技術(shù)基礎(chǔ)上，要不斷創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新工藝使加固過(guò)程更加快捷、經(jīng)濟(jì)、安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 項(xiàng)以名，蘆全喜.碳纖維加固技術(shù)在橋梁加固中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（02）.

[2] 吳春義.論碳纖維加固技術(shù)的工藝要點(diǎn)[J].價(jià)值工程，2011（01）.

[3] 楊潔.橋梁加固技術(shù)[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2013（12）.

[4] 李軍民.碳纖維在橋梁加固施工中的應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管理，2012 （11）.