预应力碳纤维板加固梁正截面抗弯性能分析

吴羡1 徐振立2 许宏元2

（1.广东清连公路发展有限公司清远 511515 2. 西安瑞通路桥科技有限责任公司西安 710068）

摘要：作为国内公路桥梁加固首次采用的张拉碳纤维板技术，本文通过杜步大桥加固工程实践，进行了预应力碳纤维板加固梁的正截面抗弯性能分析，加固施工后进行了荷载试验，通过理论和试验数据的对比，验证了分析理论的正确性和可靠性，并给出了相应的计算公式，为今后推广使用该技术提供借鉴参考。

关键词：桥梁加固；预应力碳纤维板；正截面抗弯；

1 预应力碳纤维板加固技术

碳纤维板材是目前建筑材料中耐腐蚀(气候)性能最好的材料之一。已有的研究成果表明：弱酸、弱碱、冻融循环、长时间日照等环境作用对碳纤维的力学性能及耐老化性能影响极小。目前常用的非预应力碳纤维板加固技术，是在结构受拉区域用化学胶粘剂粘贴碳纤维板材，使其与构件混凝土及内部钢筋共同承受拉应力。但这种加固工艺对碳纤维强度的利用率极低，因为碳纤维板材的弹性模量为165～170 GPa，抗拉强度高达2800M Pa，要发挥抗拉强度需要1.7%的拉伸变形；而钢筋的弹性模量一般为200 GPa，抗拉强度仅为300MPa左右，要发挥抗拉强度需要0.15%的拉伸变形。当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的8.8%；而在让碳纤维发挥全部强度所需要的1.7%的应变下，混凝土结构会产生大的变形及明显的裂缝。

如上所述，碳纤维加固RC梁承载能力的提高是以较大的变形为代价的，因为碳纤维材料弹性模量与钢筋相近、强度是钢筋的10 倍，因此碳纤维材料发挥其强度时变形较大。预应力碳纤维加固法可较好的解决该问题，提高开裂荷载、屈服荷载，改善使用荷载下的性能。

国内外许多研究人员及工程师对此技术进行了大量的研究，以期使预应力碳纤维加固成为传统碳纤维加固及其他加固技术的良好替代技术。本文研究应用此技术，进行杜步大桥结构加固工程的应用与评估。

2 杜步大桥概况及加固方案

杜步大桥位于原107国道，现清（远）连（州）一级公路上，桥长833m，斜交角度

预应力碳纤维板加固梁正截面抗弯性能分析