文本摘要：以某預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)箱梁橋?yàn)楸尘埃瑢?duì)采用不同加固方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比選，最后從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)角度推薦采用碳纖維CFRP加固方案。并給出了加固的具體實(shí)施方案和要點(diǎn)。其研究成果可為相關(guān)橋梁的維修加固施工和設(shè)計(jì)提供參考。

　　關(guān) 鍵 詞：T形剛構(gòu)箱梁橋； 預(yù)應(yīng)力混凝土； CFRP加固

　　1、前言

　　現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展規(guī)模與過去相比有了很大的變化，性能和技術(shù)要求越來越高，現(xiàn)有的很多橋梁、隧道、建筑物以及其它基礎(chǔ)設(shè)施由于歷年的老化或由于施工質(zhì)量、地震、戰(zhàn)爭(zhēng)等多方面的原因受損，亟待加固和修復(fù)。隨著社會(huì)需求的變化，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的更新，現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全性能越加重視，對(duì)已建的結(jié)構(gòu)物在未達(dá)到其使用壽命以前如何提高其安全保證能力成了一項(xiàng)重要任務(wù)。人們預(yù)測(cè)，如果沒有根本性的技術(shù)革新或不充分重視這些問題，幾十年以后社會(huì)將負(fù)擔(dān)不了龐大基礎(chǔ)設(shè)施的維修和管理費(fèi)用。因此，對(duì)混凝士結(jié)構(gòu)工程的維修、加固、改造及新建技術(shù)的開發(fā)和研究將是21世紀(jì)結(jié)構(gòu)工程工作者的最大課題和難題。

　　2、預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)箱梁橋加固維修方案比選

　　目前，混凝土結(jié)構(gòu)工程加固和改造技術(shù)常用的主要有以下四種方法：

　�、� 鋼筋混凝土增厚法或增大截面加固法，即在原結(jié)構(gòu)上再澆注一定厚度的鋼筋混凝土或增加原結(jié)構(gòu)的受力鋼筋。

　�、� 外包鋼加固法，即用乳膠水泥、環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿或焊接等方法對(duì)梁、柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。該法具有諸多缺點(diǎn)，例如，鋼板易受腐蝕或脫落：對(duì)于大跨度橋梁來說，鋼板的重量可能太重，引起附加內(nèi)力，甚至成為結(jié)構(gòu)本身的負(fù)擔(dān)。

　�、� 體外預(yù)應(yīng)力法，即采用對(duì)結(jié)構(gòu)施加體外預(yù)應(yīng)力的加固方法，包括通過增設(shè)支點(diǎn)和托架改變受力體系。

　�、� 噴射混凝土技術(shù)，即借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將一定比例配合的拌合料高速噴射到損傷處凝結(jié)硬化而成一種混凝土。

　　對(duì)于上述加固方法，國(guó)內(nèi)外的很多科研機(jī)構(gòu)都已進(jìn)行了大量的研究工作，并且大都己應(yīng)用于實(shí)際工程。然而這些方法都有一定的缺陷，除去帶有共性的化學(xué)腐蝕和實(shí)用面窄等問題外，像外包鋼加固法還會(huì)增加結(jié)構(gòu)自重、結(jié)點(diǎn)不易處理、施工難度大等。為此，工程界需要新興的、科技含量高的加固技術(shù)。近年來，纖維類材料在土木工程中的應(yīng)用一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，在所有這些纖維材料中，碳纖維材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics，簡(jiǎn)稱CFRP)是迄今為止應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域最早、技術(shù)最成熟、也是用量最大的一種高科技材料，隨著碳纖維材料被廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)隨之出現(xiàn)，并在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。

　　3、維修加固施工流程

　　采用碳纖維維修加固預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T構(gòu)橋，首先針對(duì)該橋的開裂情況和損傷特點(diǎn)開展調(diào)查，并確定可靠性鑒定等級(jí)，從而進(jìn)一步確定補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)方案。隨后根據(jù)加固方案進(jìn)行具體的加固設(shè)計(jì)，此時(shí)應(yīng)考慮碳纖維布加固施工方法的特點(diǎn)及合理的構(gòu)造措施，按照結(jié)構(gòu)上實(shí)際受力情況進(jìn)行正常使用功能和極限承載能力等方面的驗(yàn)算。按照具體的加固設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工組織，施工時(shí)應(yīng)采取確保質(zhì)量和安全的有效措施，并應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工和驗(yàn)收。主要施工流程為：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T構(gòu)橋可靠性鑒定→維修加固技術(shù)方案確定→維修加固具體設(shè)計(jì)→施工組織設(shè)計(jì)→工程施工→工程驗(yàn)收、鑒定。

　　4、維修加固方案實(shí)施

　　4.1 加固方案的選擇原則

　　橋梁加固改造方案的具體確定，首先要根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)加固改造的必要性和可能性做出分析判斷，然后對(duì)各種加固改造方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行比較，選擇合理的加固改造方案。

　　加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守以下原則：

　　① 加固后的橋梁，在使用荷載作用下，原有結(jié)構(gòu)和新增加的結(jié)構(gòu)各部分的強(qiáng)度、剛度和裂縫均應(yīng)符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

　　② 當(dāng)僅要求提高活載能力時(shí)，加固改造工作可以在原有結(jié)構(gòu)保持恒載應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行，此時(shí)，原有結(jié)構(gòu)的全部恒載和加固改造后所增加的恒載，均由原構(gòu)件承擔(dān)，活載由原結(jié)構(gòu)和新增加的構(gòu)件或加大后的截面共同承擔(dān)。

　�、� 如果通過檢測(cè)和計(jì)算，原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力已經(jīng)接近或己超過允許限值，需要減少原橋的恒載應(yīng)力時(shí)，應(yīng)采取一定的卸載措施，如用輕質(zhì)材料更換原橋面鋪裝層、用外部預(yù)應(yīng)力使橋梁產(chǎn)生附加上拱度。此時(shí)，新增構(gòu)件(截面)除與原構(gòu)件共同承擔(dān)活載外，還承擔(dān)原有結(jié)構(gòu)的一部分恒載，新舊結(jié)構(gòu)按整體受力計(jì)算。

　�、� 采用增大截面法進(jìn)行舊橋加固改造時(shí)，由于新舊結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)或混凝土之間收縮不同，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布，在新舊材料或新混凝土的銜接面上將出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，容易出現(xiàn)裂縫而影響到結(jié)構(gòu)的整體性。為減少混凝土收縮的不利影響，新澆混凝土不宜采用過高標(biāo)號(hào)的水泥和較大的水灰比，并在新澆混凝土中設(shè)置鋼絲網(wǎng)或加入玻璃纖維，或者盡可能采用性能相近的材料進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

　　4.2 維修加固技術(shù)實(shí)施方案

　　遵循以上維修加固原則，并根據(jù)對(duì)某預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)橋?qū)嵉卣{(diào)查表明，主要存在兩種裂縫：箱梁橫隔板在進(jìn)人孔上方存在豎向裂縫，裂縫一直延伸至橋面板處；箱梁頂板底部存在縱向裂縫，裂縫貫串整個(gè)T構(gòu)，與箱梁橫隔板處的裂縫連在一起。顯然這兩類裂縫均主要是由于橫向正應(yīng)力偏大、設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備不足引起的，因此，綜合考慮施工的技術(shù)可行性、難易度以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的原因，對(duì)這兩類病害采取如下維修加固措施：對(duì)箱梁頂板底部存在的縱向貫通裂縫，采用碳纖維布CFRP加固；對(duì)箱梁橫隔板進(jìn)人孔上方存在的豎向裂縫，采用體外預(yù)應(yīng)力和碳纖維CFRP雙重加固方案。

　　由于采用碳纖維布加固對(duì)施工工藝要求較高，因此在對(duì)該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T構(gòu)橋進(jìn)行維修加固施工時(shí)，應(yīng)由熟悉施工工藝且具有一定操作經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍承擔(dān)，嚴(yán)格按照以下步驟分步進(jìn)行：

　　(1) 施工準(zhǔn)備

　　對(duì)擬補(bǔ)強(qiáng)加固橋的混凝土表面及其處理方法、基底樹脂的涂敷、碳纖維布的粘貼、養(yǎng)護(hù)、表面整飾以及節(jié)點(diǎn)情況進(jìn)行充分設(shè)計(jì)和研究，并對(duì)使用材料、配套樹脂、機(jī)具做好準(zhǔn)備工作。

　　(2) 裂縫及混凝土表面處理

　　首先對(duì)橫隔板處裂縫施加體外預(yù)應(yīng)力，完成后視箱梁頂板和橫隔板處裂縫寬度、深度等不同情況，分別進(jìn)行灌漿及封閉處理。對(duì)于2 mm以上寬度的裂縫進(jìn)行灌漿處理，對(duì)于2 mm以下寬度的裂縫進(jìn)行封閉處理。待灌漿料及封閉料達(dá)到一定強(qiáng)度后，對(duì)被粘貼混凝土表面用砂輪或角磨機(jī)打磨，除去表面疏松層及油污等雜質(zhì)，直至露出新的混凝土界面，并利用壓縮空氣將表面浮灰清除干凈；對(duì)于碳纖維布轉(zhuǎn)角粘貼時(shí)，轉(zhuǎn)角處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀；對(duì)于施工環(huán)境濕度較大，或}昆凝土粘貼表面潮濕的情況，還應(yīng)對(duì)粘貼面進(jìn)行干燥處理。

　　(3) 涂刷基底樹脂

　　基底樹脂的作用是加強(qiáng)碳纖維布與混凝士表面的粘結(jié)力，這對(duì)于加固效果是非常重要的，可以按產(chǎn)品說明規(guī)定的比例配置攪拌后，用滾筒刷均勻涂抹于混凝土表面。

　　(4) 碳纖維布粘貼

　　將所用環(huán)氧樹脂按規(guī)定比例調(diào)制浸潤(rùn)后，均勻涂抹于混凝土表面需要粘貼的部位，膠層厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，不易過薄，也不易過厚，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，將已按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪好的碳纖維布迅速粘貼到位。粘貼碳纖維布時(shí)，用特制的滾筒刷沿碳纖維布受力方向多次滾壓擠出氣泡，使碳纖維布與混凝土表面緊密粘結(jié)，同時(shí)，使粘結(jié)劑充分滲入到纖維之間的縫隙內(nèi)。最后，在碳纖維布表面再涂抹一層粘結(jié)劑，上覆塑料薄膜。

　　(5) 碳纖維表面處理

　　至少8 h以后，去除塑料薄膜，在碳纖維布表面涂抹一層基底樹脂，待基底樹脂干燥后，外抹水泥砂漿做面層。

　　由于碳纖維加固所用材料的自身特點(diǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)遠(yuǎn)離電源、火源，尤其是高壓電線及輸電線路，并應(yīng)配備必要的消防器材以備救護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)采取必要的勞保措施，在粘結(jié)膠的配置和使用場(chǎng)所，必須保持良好的通風(fēng)。

　　5、結(jié)論

　　① 針對(duì)傳統(tǒng)加固方法對(duì)結(jié)構(gòu)自身所帶來的不利因素，并考慮到預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)橋的自身設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用碳纖維CFRP加固在技術(shù)可行性、施工難易度以及經(jīng)濟(jì)效益方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，作為對(duì)該橋的推薦維修加固方案。

　　② 給出了采用碳纖維加固的具體施工流程以及主要技術(shù)實(shí)施方案，可供同類橋梁維修加固參考。