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连续箱梁预应力碳纤维板加固施工技术
发布日期:2021/4/30 浏览次数: 110次
一、预应力碳纤维板加固方案
采用预应力碳纤维板加固方法对箱梁进行抗载加固,预应力碳纤维板加固方法可充分利用碳纤维材料轻质高强的特性,通过主动张拉碳纤维板来提高现有桥梁荷载等级。
、材料及施工设备选择
1、碳纤维板及锚具预应力碳纤维板及锚具选用加固专用碳纤维板材料,按照设计要求碳纤维板尺寸、张拉控制应力、锚具材质、拉杆材质等材料参数发给生产厂家,由生产厂家定制。
2、胶黏剂桥梁加固用胶黏剂,根据所加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶;其中A级胶用于重要结构或构件的加固,B级胶用于一般结构或构件的加固。本项目中均须用A级胶。为保证胶黏剂质量,原则上采用工厂生产的成品材料,不宜现场试配。
3、主要施工设备
千斤顶选用50吨液压分离式千斤顶,钻孔机选用台座式电钻,空压机选用5kw空压机。
、施工工艺流程
1、梁底碳纤维板加固施工顺序
梁底划线和探测钢筋→梁底钻孔→梁底开槽→梁底植入化学锚栓→锚固座现场开孔并安装→碳纤维板下料和安装锚夹具→梁底清理后涂上底涂胶→碳纤维板组装件固定至锚固座→碳纤维板顶面涂抹胶粘剂→逐条对称张拉碳纤维板→逐条安装扣压板→锚固区灌注混凝土并养护→全面清理梁底表面并涂装
2、梁底开槽和钻孔根据设计要求在粱底用墨线弹出钢底座的位置,采用切割机切缝,根据钢底座钢板厚度将粱底混凝土凿除。开槽深度尽量保证25±2mm,但禁止切断底层普通钢筋,开槽边缘应切割整齐,开槽区底面用打磨机打磨平整在梁底钻孔范围内用钢筋探测仪探测钢筋的分布,标志钻孔点位,如钻孔位置有受力钢筋,为避免破坏粱底受力钢筋,适当调整钻孔位置,避开受力钢筋。钻孔中心到锚固座边缘的距离不得小于30mm,同时保证植入后的锚栓及螺母不与碳纤维板、张拉螺杆及固定端锚固块等部位相干涉。根据锚栓的直径、孔深确定钻孔机械和钻头,在钻孔位置垂直钻孔,孔洞垂直度控制在90±2,钻孔深度225±2mm(自梁底面算起)。
3、植入化学锚固螺栓植入化学锚固螺栓以前,采用空气压缩机和硬毛刷清孔,将空气压缩机喷嘴深入孔底反复吹出孔内灰尘,并用硬毛刷深入孔底反复清理孔壁,直至清理干净,再植入螺栓。M24化学锚栓植入深度220±2mm(自梁底面算起),梁底锚固座以下外露长80±2mm,梁底锚固座以下外露长80±2mm。植入化学锚栓应与梁底表面保持垂直,植入垂直度精度±1
4、安装锚固座对锚固开槽区内粗糙面进行适当打磨,清理后涂抹3mm厚聚合物砂浆找平,在砂浆初凝前安装至梁底。将锚固底座扣到已经固定好的螺栓上,将一个螺母稍微拧紧,其他螺母保持松弛状态,用水平尺验证锚固底座是否水平,带线测量张拉端、固定端支座中心线应与碳板中心线是否平行,锚具两端支座中心延长线按碳纤维板全长计算偏差是否超过±5㎜,符合要求则拧紧其他螺母固定。
5、植入扣压板化学锚固螺栓依据锚固座实际安装位置和碳纤维板拟布设位置确定扣压板钻孔位置。扣压板钻孔位置可沿纵桥向和横桥向适当调整以避开梁体内钢筋和碳纤维板,纵向允许偏差±20cm
6、混凝土粘贴表面处理用打磨机将粱底表面松散风化的表层混凝土打磨清理干净,保证预应力碳纤维板材与混凝土结构的粘结力。打磨完成后用抹布将粱底灰尘檫干净,避免影响粘结。
7、碳纤维板检查及糙化处理碳纤维复合板材粘贴表面残留的油污在胶粘剂与碳纤维复合板材之间容易产生一层油脂状薄膜,导致胶粘剂与碳纤维复合板材之间粘结失效,同时,碳纤维复合板材光滑的粘贴表面也不利于粘接,因此,碳纤维复合板材粘贴表面应采用粗砂布进行糙化处理,并且使用无水乙醇擦拭干净。
8、梁底面涂刷底涂胶碳纤维复合板材胶为AB双组份,配合比AB=31AB双组份分别称重后搅拌至颜色均匀。碳纤维复合板材胶对细微多孔、粗糙的混凝土粘贴面,具有良好的的渗透性及浸润性,而对组织密实的、粗糙度光滑的碳纤维复合板材粘贴面浸润性相对较差。胶粘剂配制后,为了使胶粘剂能充分浸润、渗透、粘附于碳纤维复合板材粘贴面,应先使用抹刀在碳纤维复合板材粘贴面刮抹少量胶粘剂,并且用力刮抹数遍,然后,按照碳纤维复合板材宽度方向中间厚、边缘薄的原则,再刮抹至所需胶体厚度410毫米(胶体厚度根据原结构粘结面平直度而定)。
9、安装碳纤维板组装件将组装件的固定端通过压块和连接螺栓固定在锚固座上,对锚具进行临时支撑以防止碳纤维板弯折。碳纤维板的安装位置应尽量上抬以贴近梁底面。将组装件的张拉端穿入张拉杆后通过螺母固定在锚固座上。
10、碳纤维板涂胶和张拉碳纤维板的张拉施工按照"横桥向对称位置处两根碳纤维板同步张拉或逐根交替对称张拉"以及"由中间向两边交替对对称张拉"的原则进行,碳纤维板应按张拉设计荷载进行控制,同时以伸长量控制为辅。实际张拉荷载相对于设计张拉荷载的容许偏差为±1kN,实测伸长量(对应第一级22.5kN至最后一级张拉荷载的荷载增量)相对于设计伸长的容许偏差为±6%
11、安装扣压板按照"先两端,后中间"的原则按照扣压板,在扣压板顶面垫入薄橡胶板,穿入垫片后同步拧紧各个锚栓的螺母,使碳纤维板紧贴梁底。每个螺栓均要有备母以防松动。在胶粘剂初凝前,清理碳纤维板梁侧挤出的胶粘剂,填充空隙部位,切除扣压板锚栓多余部分,最终外露5-10mm
12、张拉后续施工按照横向左右交替、对称施工的原则,针对各个碳纤维板逐条涂胶、张拉、锚固、粘贴和扣压,全部碳纤维板张拉施工完毕后,卸下千斤顶和后反力板,切割多余长度的张拉螺杆。张拉螺栓的前后两端均应旋入备母以防松动。将M20连接螺栓的螺母点焊在固定端压块上。
13、梁底耐久性涂装在梁底混凝土表面及封锚混凝土表面涂刷浅灰色防水涂层,涂层厚度不小于1.0mm,封锚混凝土接缝的四周灌注防水涂层进行密封。
14、梁底外侧防水处理在箱梁箱室侧边安装挡雨檐,挡雨檐采用厚度2mm以上,边长40mm-50mmL型铝合金材料,用M6膨胀螺栓(锚固深度5cm,纵向间距100cm)固定在翼板底面。
四、结语
箱梁预应力碳纤维板加固完成后,进行荷载试验检测,验证加固效果,检测表明预应力碳纤维板加固后,桥梁承载能力提高了4%,达到预期效果。由此可见预应力碳纤维板用于钢筋混凝土连续箱梁加固是有效的。
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