预应力CFRP布加固混凝土梁桥的力学效果分析

　　　　　　　预应力CFRP布加固混凝土梁桥的力学效果分析

　　　　随着辽宁公路建设的全面展开和继续进行，后期的养护也出现一系列的工作要做。比如二次维修、改良、检测和加固等等。在公路梁桥的加固方法中，近些年来出现很多新兴的加固手段和方法，比如：体外预应力筋加固，粘贴CFRP布等。尤其后一种方法，在最近几年中随着加固工艺的日趋成熟和完善，以及相应规范标准的出台，成为一种投资低，工期短，见效快的加固手段。但是由于操作工艺的限制，这种加固方法更多是在未对纤维布进行初始张拉的情况进行着，虽然加固效果可以，但是远不及预应力CFRP片材的加固效果好，所以笔者认为应根据纤维布的特征性质，对CFRP布进行预应力处理，这样加固效果会更加得到大步提升。

　　1 CFRP片材的物理及其力学性质

　　CFRP布片材：由有机纤维或低分子烃气体原料在惰性气氛中经高温(1500oC)碳化而成的纤维状碳化合物，其碳含量在90%以上。

　　CFRP布是一种具有很高强度和刚度的各向异性的柔性材料，它的抗拉强度为钢材的10几倍，达到3500-4500Mpa弹性模量接近甚至超过钢筋的弹性模量（钢筋为200Gpa，CFRP为230～640Gpa）伸长率可达0.9％～1.5％，以碳纤维T300/环氧5208的强度为例，强度是铝材的6.3倍，刚度是铝材的4.16倍。

　　因此在采用CFRP加固桥梁过程中可以充分发挥其高强度高模量的性质。并且由于CFRP具有高的拉伸模量，使得在使用CFRP加固过程中，对CFRP片材施加预应力成为可能，为桥梁预应力加固拓宽了材料范围。

　　2 加固实例

　　取滨海公路一个3*13m预应力混凝土空心板梁桥，其混凝土标号为C40，其混凝土和钢筋的参数如下：

　　混凝土：Ec＝41000Mpa，fcm＝19Mpa，ft＝1.65Mpa。

　　预应力钢筋：Es＝200000Mpa，Ry＝550Mpa，fy＝440Mpa，As＝9.07cm2

　　加固材料主要采用日本产东丽CFRP布，预应力张拉应力为：粘结剂为环氧树脂，主要参数如下：

　　环氧树脂粘结剂：厚度ta＝0.2cm，Ea＝1.28cm，Ga＝5.5Mpa。

　　CFRP布：Ecf＝245000Mpa，fcf＝3400Mpa，εcfu＝1.5％，t＝0.002cm。

　　3 小结

　　本文通过对CFRP片材的物理及力学性能介绍，提出对照预应力张拉钢筋的方法张拉预应力CFRP片材，并结合滨海公路一座预应力空心板桥的CFRP加固例子，通过加固前后的挠度对比数据，得出以下结论

　　3.1 预应力CFRP加固中桥是完全可行的，效果对比普通CFRP片材，效果更佳。

　　3.2 预应力的张拉控制要求严格，或大会破坏片此机理韧性，或小达不到张拉能力，起不到效果，目前我国的相应规范还在探索和不断完善阶段，要求施工人员在不断总结中结合现场实际情况进行处理。

　　3.3 预应力在张拉后粘贴过程中注意平整度的控制，按照1.7mm/m取值便可。

                                       武汉桥梁预应力碳纤维板张拉