摘要: 預應力碳纖維加固法是指在加固構件受拉區（或抗剪薄弱區）后加補強材料施加預應力，由于預應力的作用，改善了原梁的應力狀態，提高了原梁的承載力和抗裂強度。
關鍵詞：碳纖維板、預應力、橋梁加固、錨固
Abstract: prestressed carbon fiber reinforced method is a reinforcing member in the tension zone (or weak shear zones) after adding reinforcing materials by prestressing, prestressing due to improved stress state of the original beams and improve the original beam bearing capacity and crack resistance.
Keywords: Carbon Fiber, Prestressing, Bridge Strengthening, Anchoring
引言：預應力碳纖維板加固屬于主動加固技術，利用碳纖維板高強、高彈的材料特性，通過對碳纖維板預張拉，產生初始預加力，用來平衡原梁一部分載荷，從而很大程度延緩裂縫的開展和減小裂縫寬度，有效增加結構剛度，減小結構構件的撓度，緩解內部鋼筋的應變，提高鋼筋的屈服荷載和結構的極限承載能力。
前言：目前，我國已逐步進入了混凝土結構的維修加固高峰期，60、70 年代建造的建筑、橋梁等結構物大多已步入需要維修改造加固階段，80年代建造的結構也有一部分由于老化和使用功能的改變需要改造和維修，由于碳纖維加固法具有施工簡便、耐久性好等優點，特別適合在各種混凝土梁板橋梁加固中使用，今后幾年內用量將會大幅度增加。
一、預應力碳纖維板加固特點：
傳統的碳纖維布和粘鋼加固屬于被動加固，當橋梁結構破壞產生應力變形之后碳纖維布和鋼板才能被張拉并發揮作用，具有一定的應力滯后性，起到的加固效果有限。張拉碳纖維板是采用主動加固的辦法，直接張拉碳纖維板并產生預應力保護鋼筋混凝土橋梁。
1、與傳統的碳纖維布加固相比
①碳纖維板材更適用于采用預應力加固方式，更能充分發揮碳纖維高強度作用；
②施工方便，施工質量易于保證；
③碳纖維板比碳纖維布易于保持纖維順直，更有利于碳纖維發揮作用；
④一層1.2mm厚板相當于10層碳纖維布作用。
2、與粘貼鋼板或增大混凝土截面相比
①抗拉強度是同等截面鋼的7-10倍；
②自重輕、易使用，作業輕松且不需大型機械設備；
③與鋼材相比有較強的耐腐蝕性和耐久性；
④補強后基本不改變構件的形狀與重量。
二、預應力碳纖維板橋梁加固施工流程：
1、施工步驟：
a、施工準備；
b、混凝土表面處理；
c、在安裝碳纖維板張拉端和固定端構件的位置按照設計圖紙要求鉆孔種植高強度螺桿；
d、螺桿固化達到設計強度后開始安裝張拉端和固定端鋼構件；
e、在碳纖維板和梁底接觸面上涂抹粘結劑，錨具底板和梁底接觸面上涂抹粘結劑；
f、安裝碳纖維板；
g、張拉碳纖維板并對梁體撓度變化進行觀測；
h、張拉完畢后，在碳纖維板和錨固構件上涂刷一層保護涂料或飾面漆。
2、碳纖維板主要施工流程;
2.1 施工準備
1、搭設施工支架、主要材料進場根據現場條件搭設適于施工的施工支架。使用的碳纖維板材料應為橋梁加固專用材料。
2、施工放樣在加固的梁表面按照設計圖紙放樣，確定碳纖維板和兩端錨具位置。放樣采用鋼尺定位，根據支座位置確定設計位置。
2.2 混凝土基面處理
針對橋梁板底混凝土開裂脫落漏筋等病害比較嚴重的情況應先修復混凝土后張拉碳纖維板。采用先進的犧牲陽極技術保護混凝土內部的鋼筋，避免鋼筋腐蝕膨脹造成混凝土的再次脫落，并用灌縫膠修補裂縫部位。
2.3 植螺栓施工
1、植螺栓方法：采用植筋法對螺栓進行安裝，鉆孔直徑應與螺栓直徑配套的鉆頭進行鉆孔。
2、植螺栓用膠和螺栓：用高強化學錨栓或植筋膠種植錨固鋼筋。
3、植螺栓定位、鉆孔：在鉆孔前先探明梁體鋼筋位置并作記號，當鉆孔與鋼筋位置發生沖突時，適當調整孔位，鉆孔時應垂直梁體，鉆孔深度應按照設計要和錨桿長度施工。
4、清潔孔壁及螺栓：植螺栓前應該用吹風機或毛刷反復清理孔洞內的浮塵，并用用丙酮擦拭孔壁、孔底和螺栓。
5、植螺栓：注入膠體后應立即單向旋轉插入螺栓，直至達到設計深度，確保螺桿頂端在同一平面上，并校正螺栓的垂直度。膠體完全固化前，不得觸動或振動已植螺栓，以免影響其黏結性能。
2.4 固定端錨具和張拉端錨具的安裝與錨固
1、錨具與梁混凝土間涂刷粘鋼膠，將配好的膠體正面涂抹在清潔的混凝土和錨具黏結面上，涂膠應自上而下進行。
2、錨具黏結面上抹膠應中間厚兩邊薄，中間涂抹膠的厚度為5mm左右，將錨具預留孔平穩對準螺栓并迅速擰緊螺帽，使錨具與混凝土緊密黏合，清理擠出的多余膠體。
碳纖維板粘結膠應符合如下規范：
2.5 張拉碳纖維板
1、把錨具與碳纖維板接觸的部位范圍內涂上油脂。
2、用丙酮將碳纖維板接觸混凝土構件的表面擦洗干凈。
3、在碳纖維板上抹2-3mm的碳纖維板粘結膠。
4、先在固定端安裝上碳纖維板，然后在張拉端安裝上碳纖維板和轉向板。
5、在張拉端安裝千斤頂，確保千斤頂中線與碳纖維板中線重合。
6、先給碳纖維板施加10%的應力，使碳纖維板繃直，然后再將力歸零，記錄張拉端夾具的位置，并再次檢查各部件的位置。
7、再以20%和60%應力給碳纖維板施加預應力，每一級張拉結束后用扳手擰緊螺帽，每一級之間持荷5分鐘，記錄張拉端夾具的位置，比較實測值與計算值之間的偏差。
8、當預應力施加到100%時計算最終碳纖維板張拉伸長值，并持荷5分鐘。
9、張拉結束后用雙螺帽固定死張拉螺桿，卸除千斤頂。
10、切除過長的張拉螺桿，螺帽后端留3cm。
2.6涂刷保護劑
對于需要做防腐處理的錨具，應在表面涂刷鋼結構防腐底漆和面漆；碳纖維板表面涂刷飾面漆；對于有防火要求的工程應在碳纖維板表面涂刷一層防火涂料。
2.7 施工安全及注意事項
1、施工中應嚴格遵守執行《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041—2000)、《公路養護安全作業規程》（JTG H30－2004）、《公路工程施工安全技術規程》進行施工，做到專用設備，專職使用。
2、為保證施工安全、結構安全及工作的順利開展，在施工前必須對施工機具、臨時設備及其它保障措施進行詳細檢查、核對，在確保萬無一失后方可施工。
3、 碳纖維板為導電材料，使用碳纖維板時應盡量遠離電氣設備及電源。 使用中應避免碳纖維板的彎折。碳纖維板配套樹脂的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射， 樹脂的配制和使用場所，應保持通風良好。現場施工人員 應根據使用樹脂材料采取相應的勞動保護措施。
4、在碳纖維板張拉的過程中，要對梁體撓度的變化進行觀測，如果撓度變化有異常情況，應停止張拉，并檢查原因。
3 檢查與驗收
由于張拉碳纖維板施工在公路施工是一項新工藝，沒有成熟的工藝規范與規定，我們針對設計意圖，參照相應標準制定了施工中的控制標準，在施工過程中嚴格執行。
1、錨具鋼構件加工檢查與驗收
錨具鋼構件的加工的材質、厚度、螺孔位置、螺桿長度是確保錨具滿足設計要求關鍵指標，根據設計要求及《機械加工手冊》、《公路橋涵施工規范》的相關規范和設計要求確定鋼板厚度、螺孔位置、螺桿長度。
2、錨具安裝檢查與驗收
根據設計要求，結合《公路橋涵施工規范》的相關規定，錨具安裝的容許誤差為±10mm，經檢查驗收實際施工均滿足設計要求。
3、碳纖維板張拉施工與驗收
根據設計要求，參照《預應力砼施工規范》的相關規定，碳纖維板張拉采用張拉力與伸長值雙值控制，由于碳纖維板為多層碳纖維布粘結而成，其彈性模量差異系數相對較大，確定其張拉伸長量容許誤差為10%，實際施 工中經檢查驗收滿足設計要求。
