长沙桥梁碳纤维板加固施工方案

       一、总则

        1、体外预应力碳纤维板加固简介

         碳纤维板张拉施工就是通过在梁体设置碳纤维板，然后通过张拉以提高梁体承载力的一种施工技术。碳纤维加固板材，其成型工艺是将碳纤维浸渍树脂后在模具内固化并连续拉挤成型。采用优质碳纤维原料与良好基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等良好性能。碳纤维板材能充分发挥碳纤维的强度和弹性模量，在施工时可免除碳纤维单向织物的树脂固化阶段，强度利用效率高，施工方便。

         2、体外预应力碳纤维板的作用

         相对于以往的钢板加固方案，此施工工艺具有以下技术特点：1、高强高效：抗拉强度是普通钢材的数倍以上，弹性模量优于钢材，具有优异的抗蠕变性能，耐腐蚀性和抗震性。2、重量轻、柔韧性好：碳纤维比强度高、质量仅为钢的1/5，有较高的韧性，可以盘卷，能以较大长度供应而无须搭接。3、施工便捷，施工质量易保证：材料不用预加工，工序方便，板材允许交叉。4、良好的耐久性和耐腐蚀性：耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀，不须定期维护。5、经济效益高：同等强设计。

          3、体外预应力碳纤维板的应用范围和时机

          其主要的应用领域为混凝土梁抗弯、抗剪加固，混凝土楼板、桥板加固补强、混凝土、砖砌体墙，剪刀墙补强，桥墩、桩等柱加固补强，烟囱、隧道、水池、混凝土管等加固补，该技术适用领域相当广泛。

           二、应用情况

          随着我国高速公路预防性养护施工的发展，体外预应力碳纤维板作为高速公路预防性养护的新型方法，会受到越来越多的重视。在胶州湾高速公路大修工程及2019年山东高速养护工程--GFI 青岛段中采用了此技术。

            三、材料要求

           碳纤维板各项力学性能指标满足JI/532-2019《桥梁结构用碳纤维片材》、GB/I21490-2019《结构加固修复用碳纤维片材》、CECS146:2019《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》及GB20367-2019《混凝土结构加固技术规范》。

           四、施工准备 1、人员准备

           项目经理部设项目经理一名，项目总工程师一名，项目部下设三个工作组：齿块、转向块施工作业组；穿索张拉作业组；后勤供应组。

             主要施工人员表

              2、机械准备

              施加预应力所用的机具设备及仪表由专人使用和管理，并定期维护和校验。对千斤顶和压力表进行配套标定，已确定压力表和张拉力之间的关系曲线。标定在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。张拉机具设备与锚具配套使用，根据体外索的类型选用根据体外索的类型选用手动千斤顶，进场后，试运行确保正常后，方可调至工作台面。对长期不使用的张拉机具设备，在使用前进行全面校验。

            五、施工工艺流程及质量控制措施 1、工艺流程

            2、定位、放样

           （1）、用钢筋探测仪或除去混凝土保护层的方法明确原钢筋网所在位置，以便能确定锚具的安装位置

           （2）、尺寸核对: 张拉端后预留的可施工距离必须>30cm (从孔洞的中心量起) 。

             （3）、测量固定端和张拉端孔洞中心之间的距离后，准确标注需钻孔洞的位置。用墨斗弹线方法进行放样，弹出碳纤维板中心线、上下边缘线，锚具切槽边缘线、锚栓孔中心线、压条中心线位置。 3、用手提切割机按放样位置切割安放碳纤维板锚具槽 （1）、固定端槽口尺寸如下：

             长度 500mm 、 宽度 230mm 、 深度 25mm （2）、张拉端尺寸如下：

           长度 约1000mm(依据张拉伸长量定) 、宽度 230mm 、深度 25mm 用电锤将放样区域进行凿平，确保槽深度满足设计要求为25mm 。 4、钻化学锚栓孔

          （1）、钻M24化学锚栓孔（在原钢筋间隙之间） 尺寸和误差如下：

           1）、孔洞直径：28± 2mm 2）、孔洞深度：225± 2mm

            3）、孔洞与基面的垂直度：90± 2° 4）、孔洞中心距离的误差 ± 10mm。

             （2）、钻M10压紧条化学锚栓孔（在原钢筋间隙之间） 尺寸和误差如下：

              1）、孔洞直径：12± 2mm 2）、孔洞深度：100± 2mm 5、对锚栓孔进行清孔处理

           （1）、先将喷嘴伸入成孔底部并吹入洁净无油的压缩空气，向外拉出喷嘴，反复3次；

            （2）、将硬毛刷插入孔中，往返旋转清刷3次；

            （3）、再将喷嘴伸入钻孔底部吹气，向外拉出喷嘴，反复3次。

          6、用角磨机打磨清理需粘贴碳纤维板部位的基面，并用压缩空气将表面浮尘吹净，对于表面严重凹凸不平处，涂抹找平胶。另外，基面并用钢丝刷刷毛糙化处理。

           7、种植化学锚栓

          （1）、种植前用丙酮或工业用酒精擦拭孔壁、孔底，再进行种植。 

         （2）、置入锚管，将化学锚栓单向旋转插入，直至达到设计深度，并保证植入锚栓与孔壁间的间隙基本均匀，现在锚栓的位置和垂直度。

           （3）、在环氧材料完成固化过程之前，种植后12小时内不得对锚杆进行扰动。

           8、锚具的安装

          （1）、固定端的安装

           1）安装固定端支座垫板，化学螺栓垫片、螺母，并旋紧。

           2）沿着支座垫板周边用结构胶封闭，并封闭孔洞和垫板之间的表面空隙，并埋注射管。

         3）、固化时间必须 >30 分钟

          4）、将结构胶通过预留注射管灌注到支座垫板和基面之间的缝隙。

           5）、割断注射管

        （2）、张拉端的安装

          1）、安装张拉端支座垫板，化学螺栓垫片、螺母，并旋紧。

           2）、沿着支座垫板周边用结构胶封闭，并封闭孔洞和垫板之间的表面空隙，并埋注射管，固化时间必须 >30 分钟

            3）、核查边缘和基面的紧密程度，如果没填满，就用结构胶 固化时间必须 >30 分钟

            4）、将结构胶通过预留注射管灌注到支座垫板和基面之间的缝隙。

          5）、割断注射管

           注意：如果其中任何部分由于各种原因被拆下，只能在注射的粘结剂固化之前进行

         9、根据测量好的两端中心孔的位置确定碳纤维板的下料长度，安装两端的锚具（注意: 在施加预应力之前不能做拉拔试验）。

          10、 预应力碳纤维板安装

         （1）、在混合结构胶之前必须测温度和露点，基面温度必须大于露点温度3度以上，并测试基面含水率, 其更大限值不超过4%。

          （2）、磨平基面，并在其表面涂抹一薄层底胶，表面指触干燥后方可进行下道工序。

          （3）、卷起碳纤维板并用干净白布沾丙酮清洁剂清洁需涂环氧胶的那一面，注意不要损坏碳板

           （4）、用抹灰刮刀在碳纤维板上涂抹碳纤维专用结构胶（注意: 在张拉端最后的m 和固定端最后的8cm 不要涂抹），结构胶呈突起状（板材中心区为3mm ）, 平均厚度不小于2mm 。

             （5) 、将涂有结构胶的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。 

           11、张拉机具安装

           连接张拉端工具拉杆、工具挡板等，并安装标定千斤顶，连接油管、标定油泵和油表。

         12、 张拉碳纤维板

           （1）、在开始张拉前必须确保前面所有安装程序都符合预应力张拉表。

              （2）、同一片T 两侧碳纤维板张拉采用单端同时对称分级张拉进行，采用张拉力和伸长量双控原则。张拉控制应力为0.4fpk ，张拉控制力为192kN （拉伸强度取2400MPa ，拉伸弹性模量取160GPa ）。

              单条碳纤维板张拉力控制表

               注意：伸长量计算长度取21000mm

             13、张拉就位后，将碳纤维板粘贴到梁上。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使结构胶从两边挤出，保证密实无空洞，并及时清理两边缘挤出的多余结构胶。 

            14、安装压紧条。 

            15、锚固防护

           （1）、拆掉千斤顶、工具挡板等可拆除部件； 

           （2）、割掉过长的张拉杆，完成整个张拉过程； 

           （3）、对锚具进行封锚防护，喷涂m 厚的环氧砂浆。 

           （4）、对碳纤维板表面涂抹防护胶。

            六、检查验收

           施工结束后的现场验收以施工时张拉数据为主。施工结束后以小锤敲击碳纤维板条，每根检查，根据声音判断，空鼓不得超过面积的百分之十。