提到預(yù)應(yīng)力，很多工程上人第一反應(yīng)是采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋等的混凝土結(jié)構(gòu)，其實在《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》JGJ 369-2016中就將碳纖維材料應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中。

01系統(tǒng)介紹

在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中也有預(yù)應(yīng)力與碳纖維材料的結(jié)合，一種主動加固技術(shù)，是將預(yù)應(yīng)力技術(shù)運用在碳纖維板，形成了高性能的預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)。一般由預(yù)應(yīng)力碳板、配套結(jié)構(gòu)膠、錨固系統(tǒng)、張拉系統(tǒng)等部分組成。

02適用范圍

1）橋梁結(jié)構(gòu)加固

中小跨度的橋梁抗彎加固，包括T梁、空心板梁、小箱梁、箱梁等的加固，尤其適合跨中橫向裂縫較多或跨中撓度變形超標(biāo)的橋梁。

2）工民建結(jié)構(gòu)加固

大跨度梁體或樓板的抗彎加固，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁、板的預(yù)應(yīng)力損失補(bǔ)償?shù)取?/p>

03系統(tǒng)優(yōu)點

1）加固后不幾乎不增加結(jié)構(gòu)重量,所用的碳纖維板具備輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐老化的特點。

2）提高碳纖維材料的強(qiáng)度利用率,可變被動加固為主動加固,使碳纖維板在二次受力之前就有較大的應(yīng)變，從而有效減小甚至消除碳纖維板應(yīng)變滯后的現(xiàn)象，達(dá)到更好的加固效果。

3）提高構(gòu)件的剛度，減小原構(gòu)件的撓度，改善使用階段的性能。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反向彎矩，可抵消一部分初始荷載的影響，提高使用階段的承載力，使構(gòu)件中原有裂縫寬度減小甚至閉合，并限制新裂縫的出現(xiàn)。

4）碳纖維板材料的耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋼材，后期養(yǎng)護(hù)費用很低。

04加固效果

工程實例：

北京市政豐益橋大修工程

加固前病害：

1.左、右幅橋各跨梁體腹板、底板及翼緣板均存在開裂現(xiàn)象，其中腹板豎向裂縫最大寬度為0.40mm，鋼筋中心裂縫最大寬度為0.3mmm；板底橫向裂縫最大寬度為0.37mm；翼緣板裂縫最大寬度為1.0mm。

2．由于梁體與橋臺頂緊，第一跨、第三跨梁體近橋臺處翼緣板出現(xiàn)不同程度的斜向開裂現(xiàn)象，裂縫最大寬度為0.30mm。

3．各跨墩頂附近負(fù)彎矩區(qū)翼緣板均存在橫向裂縫，裂縫最大寬度為0.6mm。

加固方案：

全橋采用206條卡本預(yù)應(yīng)力碳纖維板進(jìn)行加固，碳板最長為46m。

監(jiān)測及效果：

豐益橋預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉過程，對每條每條碳板的張拉力值和每跨的撓度變形值進(jìn)行監(jiān)測。橋梁的撓度監(jiān)測每跨布置6個點，左右翼緣板跨中各1個，底板跨中2個，1/4跨、3/4跨各布置1個。

全橋碳板張拉完畢3天后，各跨的翼緣板及底板跨中撓度值減小2mm，橋梁梁板整體向上起拱。說明預(yù)應(yīng)力碳板已經(jīng)很好地參與到結(jié)構(gòu)的受力中去。

05總結(jié)

預(yù)應(yīng)力碳纖維板系統(tǒng)作為加固技術(shù)中新寵，通過對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件主動施加預(yù)應(yīng)力，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力效果，已經(jīng)在公路橋梁和工民建領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用并取得較好效果。