预应力碳纤维板加固技术是通过预应力施加充分发挥碳纤维材料强度,为一种主动加固技术,增加结构的强度和刚度的同时能减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝。有粘结预应力加固是采用锚固于被加固梁体上的高强钢丝,2~3股钢绞线或小直径粗钢筋,对梁体施加预加力,然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。
浙江万烁建筑有限公司体外预应力加固是目前公路桥梁改造工程中采用较多的加固方法。体外预应力加固法的作用原理是以高强钢丝、钢绞线或高强度粗钢筋等作为施力工具,对梁体施加体外预应力,以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力,从而达到改善桥梁使用性能和提高结构承载力的目的。
工程实践表明,体外预应力加固技术的主要优点是:
①能充分发挥加固材料——体外预应力钢筋的性能,较大幅度地提高桥梁的承载能力。加固后所能达到承载能力与原梁的配筋率有关,-般情况下可将原桥的承载力提高20%~30%。
②在体外预加力作用下,预应力加固施工,原梁的裂缝将全部或部分闭合,能明显改善原梁的抗裂性能,提高结构的耐久性。
③体外预应力加固可在不中断交通的条件下进行,对桥梁的运营影响小。体外预应力加固所需设备简单、施工工期短、经济效益显著。
体外预应力加固方案设计要解决的核心问題是:
①根据被加固结构的受力要求和加固施工条件,合理选择体外预应力筋的布置和张拉方案。
②体外预应力筋锚固和转向装置的构造设计。
体外预应力筋的可靠锚固是结构安全工作的基础,应根据原结构构造特点和破损情况,选择设计安全可靠的锚固装置。
③体外预应力的防腐处理。
近年来,我国采用体外预应力技术加固公路桥梁实例很多,主要正确诊断桥梁的病害原因是加固改造能否成功的关键。
采用预应力拉杆进行加固时,其构造设计应考虑施工采用的张拉方法。 当采用机张法时,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范国标50010》及《混凝土结构工程施工质量验收规范国标50204》的规定进行设计;当采用横向张拉法时,应满足下列规定:
a 采用预应力水平拉杆或下撑式拉杆加固梁,且加固的张拉力在150KN以下时,可用两根直径为12~30mm的HPB235级钢筋;若加固的预应力较大,应用HRB335级筋。当加固梁的截面高度大于600mm时,应用型钢拉杆。
b 采用预应力拉杆加固桁架时,可用HRB335钢筋、HRB400钢筋、精轧螺纹钢筋、碳素钢丝或钢绞线等高强度钢材。预应力水平拉杆或预应力下撑式拉杆中部的水平段距被加固梁或桁架下缘的净空宜为30~80mm。
c 预应力下撑式拉杆的斜段宜紧贴在被加固梁的梁肋两旁;在被加固梁下应设厚度不大于10mm的钢垫板,其宽度宜与被加固梁宽相等,其梁跨度方向的长度不应小于板厚的5倍;钢垫板下应设直径不小于20mm的钢筋棒,其长度不应小于被加固梁宽加2倍拉杆直径再加40mm;钢垫板宜用结构胶固定位置,钢筋棒可用点焊固定位置。
d 预应力拉杆端部的锚固构造