预应力混凝土T形刚构箱梁桥加固方案
1、前言
现代化基础设施的建设和发展规模与过去相比有了很大的变化，性能和技术要求越来越高，现有的很多桥梁、隧道、建筑物以及其它基础设施由于历年的老化或由于施工质量、地震、战争等多方面的原因受损，亟待加固和修复。随着社会需求的变化，设计标准的更新，现在对结构物的安全性能越加重视，对已建的结构物在未达到其使用寿命以前如何提高其安全保证能力成了一项重要任务。人们预测，如果没有根本性的技术革新或不充分重视这些问题，几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。因此，对混凝士结构工程的维修、加固、改造及新建技术的开发和研究将是21世纪结构工程工作者的最大课题和难题。
2、预应力混凝土T构箱梁桥加固维修方案比选
目前，混凝土结构工程加固和改造技术常用的主要有以下四种方法：
① 钢筋混凝土增厚法或增大截面加固法，即在原结构上再浇注一定厚度的钢筋混凝土或增加原结构的受力钢筋。
② 外包钢加固法，即用乳胶水泥、环氧树脂化学灌浆或焊接等方法对梁、柱结构进行加固。该法具有诸多缺点，例如，钢板易受腐蚀或脱落：对于大跨度桥梁来说，钢板的重量可能太重，引起附加内力，甚至成为结构本身的负担。
③ 体外预应力法，即采用对结构施加体外预应力的加固方法，包括通过增设支点和托架改变受力体系。
④ 喷射混凝土技术，即借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将一定比例配合的拌合料高速喷射到损伤处凝结硬化而成一种混凝土。
对于上述加固方法，国内外的很多科研机构都已进行了大量的研究工作，并且大都己应用于实际工程。然而这些方法都有一定的缺陷，除去带有共性的化学腐蚀和实用面窄等问题外，像外包钢加固法还会增加结构自重、结点不易处理、施工难度大等。为此，工程界需要新兴的、科技含量高的加固技术。近年来，纤维类材料在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点，在所有这些纤维材料中，碳纤维材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，简称CFRP）是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟、也是用量最大的一种高科技材料，随着碳纤维材料被广泛应用于建筑业，碳纤维加固补强混凝土结构新技术随之出现，并在土木工程中得到广泛应用。
3、维修加固施工流程
采用碳纤维维修加固预应力混凝土连续T构桥，首先针对该桥的开裂情况和损伤特点开展调查，并确定可靠性鉴定等级，从而进一步确定补强加固技术方案。随后根据加固方案进行具体的加固设计，此时应考虑碳纤维布加固施工方法的特点及合理的构造措施，按照结构上实际受力情况进行正常使用功能和极限承载能力等方面的验算。按照具体的加固设计方案进行施工组织，施工时应采取确保质量和安全的有效措施，并应遵照有关规定进行施工和验收。主要施工流程为：预应力混凝土连续T构桥可靠性鉴定→维修加固技术方案确定→维修加固具体设计→施工组织设计→工程施工→工程验收、鉴定。
4、维修加固方案实施
4.1 加固方案的选择原则
桥梁加固改造方案的具体确定，首先要根据桥梁的现有技术状况、存在病害、车辆通行的需要以及将来发展的趋势，对加固改造的必要性和可能性做出分析判断，然后对各种加固改造方法的技术经济效果进行比较，选择合理的加固改造方案。
加固设计时应遵守以下原则：
① 加固后的桥梁，在使用荷载作用下，原有结构和新增加的结构各部分的强度、刚度和裂缝均应符合现行设计规范的要求。
② 当仅要求提高活载能力时，加固改造工作可以在原有结构保持恒载应力状态下进行，此时，原有结构的全部恒载和加固改造后所增加的恒载，均由原构件承担，活载由原结构和新增加的构件或加大后的截面共同承担。
③ 如果通过检测和计算，原结构的应力已经接近或己超过允许限值，需要减少原桥的恒载应力时，应采取一定的卸载措施，如用轻质材料更换原桥面铺装层、用外部预应力使桥梁产生附加上拱度。此时，新增构件（截面）除与原构件共同承担活载外，还承担原有结构的一部分恒载，新旧结构按整体受力计算。
④ 采用增大截面法进行旧桥加固改造时，由于新旧结构的材料性质或混凝土之间收缩不同，引起结构内力的重分布，在新旧材料或新混凝土的衔接面上将出现较大的拉应力，容易出现裂缝而影响到结构的整体性。为减少混凝土收缩的不利影响，新浇混凝土不宜采用过高标号的水泥和较大的水灰比，并在新浇混凝土中设置钢丝网或加入玻璃纤维，或者尽可能采用性能相近的材料进行加固补强。
4.2 维修加固技术实施方案
遵循以上维修加固原则，并根据对某预应力混凝土T构桥实地调查表明，主要存在两种裂缝：箱梁横隔板在进人孔上方存在竖向裂缝，裂缝一直延伸至桥面板处；箱梁顶板底部存在纵向裂缝，裂缝贯串整个T构，与箱梁横隔板处的裂缝连在一起。显然这两类裂缝均主要是由于横向正应力偏大、设计安全储备不足引起的，因此，综合考虑施工的技术可行性、难易度以及经济效益等方面的原因，对这两类病害采取如下维修加固措施：对箱梁顶板底部存在的纵向贯通裂缝，采用碳纤维布CFRP加固；对箱梁横隔板进人孔上方存在的竖向裂缝，采用体外预应力和碳纤维CFRP双重加固方案。
由于采用碳纤维布加固对施工工艺要求较高，因此在对该预应力混凝土连续T构桥进行维修加固施工时，应由熟悉施工工艺且具有一定操作经验的施工队伍承担，严格按照以下步骤分步进行：
（1） 施工准备
对拟补强加固桥的混凝土表面及其处理方法、基底树脂的涂敷、碳纤维布的粘贴、养护、表面整饰以及节点情况进行充分设计和研究，并对使用材料、配套树脂、机具做好准备工作。
（2） 裂缝及混凝土表面处理
首先对横隔板处裂缝施加体外预应力，完成后视箱梁顶板和横隔板处裂缝宽度、深度等不同情况，分别进行灌浆及封闭处理。对于2 mm以上宽度的裂缝进行灌浆处理，对于2 mm以下宽度的裂缝进行封闭处理。待灌浆料及封闭料达到一定强度后，对被粘贴混凝土表面用砂轮或角磨机打磨，除去表面疏松层及油污等杂质，直至露出新的混凝土界面，并利用压缩空气将表面浮灰清除干净；对于碳纤维布转角粘贴时，转角处要进行倒角处理并打磨成圆弧状；对于施工环境湿度较大，或}昆凝土粘贴表面潮湿的情况，还应对粘贴面进行干燥处理。
（3） 涂刷基底树脂
基底树脂的作用是加强碳纤维布与混凝士表面的粘结力，这对于加固效果是非常重要的，可以按产品说明规定的比例配置搅拌后，用滚筒刷均匀涂抹于混凝土表面。
（4） 碳纤维布粘贴
将所用环氧树脂按规定比例调制浸润后，均匀涂抹于混凝土表面需要粘贴的部位，胶层厚度应满足设计要求，不易过薄，也不易过厚，并在规定时间内，将已按设计要求的尺寸裁剪好的碳纤维布迅速粘贴到位。粘贴碳纤维布时，用特制的滚筒刷沿碳纤维布受力方向多次滚压挤出气泡，使碳纤维布与混凝土表面紧密粘结，同时，使粘结剂充分渗入到纤维之间的缝隙内。最后，在碳纤维布表面再涂抹一层粘结剂，上覆塑料薄膜。
（5） 碳纤维表面处理
至少8 h以后，去除塑料薄膜，在碳纤维布表面涂抹一层基底树脂，待基底树脂干燥后，外抹水泥砂浆做面层。
由于碳纤维加固所用材料的自身特点，施工现场应远离电源、火源，尤其是高压电线及输电线路，并应配备必要的消防器材以备救护，现场施工人员应采取必要的劳保措施，在粘结胶的配置和使用场所，必须保持良好的通风。
5、结论
① 针对传统加固方法对结构自身所带来的不利因素，并考虑到预应力混凝土T构桥的自身设计特点，采用碳纤维CFRP加固在技术可行性、施工难易度以及经济效益方面具有明显优势，作为对该桥的推荐维修加固方案。
② 给出了采用碳纤维加固的具体施工流程以及主要技术实施方案，可供同类桥梁维修加固参考。
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