项目概况

湖南省湘潭市洙津渡大桥于1999年建成通车，是国道320汽车专线工程的一部分，位于湘乡市境内。该座桥梁全长306.24m，其中上部结构是预应力混凝土连续箱梁结构：2×30m+2×50m+4×30m+20m；下部结构为多柱式钢筋混凝土桥墩及桩柱式桥台；桥梁支座为板式橡胶支座。桥梁基础为钻孔灌注桩基础。桥面宽度为：防撞护栏（0.5×2m）+桥面净宽（12m）=13m；桥梁设计荷载为：挂—100，汽—20。上部结构： 该桥上部结构采用预应力钢筋混凝土变截面连续箱梁， 梁高160cm～300cm，顶板宽1300cm，底板宽880cm，采用C40混凝土及1860MPa预应力钢绞线。下部结构：该桥1#、5#、6#、7#、8#桥墩采用2根直径1.4m的墩柱，采用2根直径1.5m的桩基；2#～4#桥墩采用2根直径1.5m的墩柱，采用2根直径1.8m的桩基；下部结构盖梁采用C30混凝土；墩柱与桩基采用C25混凝土。（中资路桥文献）

洙津渡大桥立面图

洙津渡大桥平面图

连续箱梁跨中横断面图

连续箱梁梁端横断面

2012年5月，有关桥梁检测单位负责对该桥进行了全面检测和评估，其主要结论为：（1）该桥全长技术总评分为： Dr=55.43，属于技术状况评定等级中4类危桥，需要马上对该桥进行交通管制，并进行改造或大修。（2）通过对该桥跨中和支点处截面抗弯承载能力及桥梁支点处抗剪承载能力的验算，认为该桥现有的承载能力不能够满足公路-Ⅱ级荷载要求，必须进行结构加固修复或是重建（3）该座桥梁振感较明显，认为整座桥梁的刚度较低，不能满足标准规范，通过对该座桥梁自振频率的检测，并经过分析得出，其一阶自振频率Fd=2.14Hz明显低于规范要求的2.45Hz（最小一阶基频）。（4）全桥混凝土强度状况较好未出现强度衰减，钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土碳化深度、混凝土保层厚度的测试数据表明，钢筋有锈蚀活动性，但锈蚀状态不确定，可能坑蚀，钢筋锈蚀速度为慢，对结构耐久性有轻度影响。

洙津渡大桥加固前立面和桥面照

桥梁加固设计方案

根据相关单位提供的该桥检测结果，课题组提出了以下加固设计方案：（1）跨中弯矩加固：等截面箱梁在跨中底板上进行预应力碳纤维板张拉加固；变截面箱梁在跨中腹板内进行预应力碳纤维板张拉加固。（2）支座负弯矩加固：采用在箱梁顶板处预应力碳纤维板张拉加固。

碳板加固系统施工工艺

使用预应力碳纤维板加固桥梁新技术不需要大型机械，只需要几个人工操作即可完成，施工简单、方便快捷，成本也较低。本节以洙津渡大桥实体加固工程为例，简述预应力碳纤维板加固过程中主要的施工工艺，其主要步骤如下：

（1）碳板张拉前的准备工作，首先进行人员分工，每个班组负责各自的任务，然后准备好碳纤维板张拉机具及锚固装置，并对碳板进行裁剪。

（2 根据设计加固图纸，在梁底或梁顶将预应力碳纤维板张拉机具、锚具及碳板的位置进行放样。

（3）混凝土结构表面处理，在锚固装置和张拉机具固定位置处，根据设计要求，凿除一定深度混凝土表层，保证锚具和张拉机具齿面和桥梁混凝土面在一个平面上，以便安放锚固装置和张拉机具。

（4）植筋并安装锚具装置、张拉机具和碳板，植筋深度应满足设计要求，植筋胶采用本课题组自主研发的无机植筋胶。植筋胶达到设计强度后安装锚具装置、张拉机具和碳板，确保碳板、锚具和张拉机具对中，并在碳板与混凝土结合处涂一层环氧结构胶，便于碳板和混凝土形成一个整体。碳板锚固端固定使用扭力扳手按照设计要求根据每根螺栓的扭力大小拧紧螺栓。

混凝土表面处理及张拉机具和锚固装置安装图

扭力扳手拧紧螺栓及箱梁内部碳板张拉

（5）使用同步千斤顶对碳板进行张拉，在碳板张拉过程中，一方面通过千斤顶油表的读数控制碳板张拉应力，另一方面通过观测碳板表面粘贴的电阻应变片上的应变大小来控制碳板张拉应力，即应力和应变双重控制标准，根据美《外贴FRP加固混凝土结构设计和施工指导规程》[129]，由于碳纤维片材具有徐变断裂性能，所以在使用预应力碳纤维板加固设计中，限定了碳纤维片材的最大张拉应力不超过其极限强度的55%。在碳纤维板张拉过程中，可能会存在碳板小偏心受拉，从而导致其强度得不到完全发挥，所以在本次试验中取碳纤维板极限抗拉强度的45%（1000Mpa）作为张拉控制应力。碳板在加载过程中，不宜加载过快，应该按照加固前预定的分级加载标准进行加载，本次加载标准为碳板板张拉控制应力的10%。在加载过程中，当控制张拉应力与测得的碳板应变值不一致时，应以张拉应力值为准，但同时测得的应变值不能超过碳板初应变的15%。

光纤光栅应变传感器和温度补偿器

（6）碳纤维板张拉完毕后，使用扭力扳手根据设计要求的每根螺栓扭力值拧紧锚具螺栓。将同步千斤顶卸载后轻轻取下，然后将碳板张拉机具从梁底或梁顶卸掉，之后对锚具两端多出的碳板进行裁剪。

（7）为了便于在桥梁加固完以后，观测碳纤维板在长期预应力作用下的徐变大小，选定部分具有代表性的加固梁，在碳板表面固定位置预埋光栅光栅应变和温度传感器，见图6.17。

（8）为了保持碳板与混凝土表面变形协调，在碳板表面按照每隔1m 的间距安装固定一个钢板压条，为了避免外界因素对碳板造成破坏，在碳板表面涂抹层复合砂浆，最后在碳板两端锚具处填抹复合砂浆，防止锚具锈蚀。

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