迄 今 ，预 应 力碳 纤 维板应 用 于重载铁 路 钢 筋混凝 土 梁加 固改造 的 实例较 少 ，其 加 固效果 尚需 深入 研 究 。本 文先 阐述 了体 外预应 力加 固钢 筋 混凝 土构件 的设计 思 路 ，又根 据 现 行铁 路 规 范 对加 固前后 梁 体 的应 力 、挠 度及 裂缝 宽度 进行 了检 算 ，并通 过试验 场 内的静 载试验验 证 了预应 力碳 纤 维板加 固钢 筋混 凝 土板 梁的加 固效果 。研 究结 果表 明 ，采 用预 应 力碳 纤维板 加 固钢 筋混 凝 土 梁 能够 显 著提 高梁体 受力 性 能 ，在 1．2倍 ZH荷 载作 用 下能 够满 足运 营要 求 ，该技 术可 以在 重载铁路 加 固改 造 中推 广应 用 。 关键 词 ：碳 纤维板 重载铁 路 钢 筋混凝 土板 梁 体 外预应 力 加 固 中 图分类 号 ：U445．7 2 文献标 识码 ：A DOI：10．3969／i．issn．1003—1995．2015．01．07 我 国既有铁 路 上大 量采 用 了钢筋 7昆凝 土梁 。随着 使 用年 限增 长 、车辆 轴重 增 大 、运 营速 度提 高和 运量 的 快 速增 加 ，钢筋 混凝 土 梁 尤 其 是 低 高度 板 梁 的病 害 日 益 突 出 ，如 梁体 钢筋 应 力 增 大 、应 力 幅 值 超 限 、挠 度偏 大 、梁底 开 裂严 重 、裂缝 宽 度 超 限等 ，从 而 导 致 结 构 承 载力 下降 、耐久 性 降低 。 通 常 对钢 筋混 凝土 梁采 用 的加 固方法 有增 大截 面 法 、粘贴 钢 板法 、改 变结 构受 力体 系法 以及施 加 体外 预 应 力法 等 ¨。 。在 诸 多 加 固 方 法 中 ，体 外 预 应 力 加 固 法 作为 一种 主动 加 固法 ，通过 张拉 布 置 于 结 构 本 体之 外 的预 应力 筋对 结 构施 加 预 应 力 ，使 结 构 产 生 负 向 弯 矩 ，从而 有 效 、主动 地改 善 结 构 受 力 性 能 ，提 高 结 构极 限承载 能力 。但 因作 为加 固体 系 主要 受力构 件 的预应 力 筋 ，如钢 绞 线 、钢 筋 (棒 )、钢 丝绳 等 ，通 常置 于加 固 构 件外 侧 ，容易 受到 环境 影 响而腐 蚀破 坏 ；致 使 一种能 够 有效 替代 预应 力筋 的体 外束 材料 —— 碳纤 维应 运 而 生 ，并 以其 质量 轻 、抗 拉强 度 高 、耐腐 蚀 、耐久 性 能好等 优 点备 受 亲睐 。 在 梁体 结构 表 面粘贴 碳纤 维板 材或 片材 的加 固方 法 在工 程应 用 中较 为 常见 ，但 粘 贴 的碳 纤 维 材 料产 生 的抵 抗 弯矩 较小 ，不 能 消 除结 构初 始 变 形 和 减 小初 始 裂缝 ，碳 纤 维 的高强 性 能 也 只 有在 钢 筋 屈 服 后 才 能得 到 利用 。 大量试 验 证 明 ，将 预应 力 技 术 和 碳 纤 维 板材 相结 合 ，采 用体外 预 应 力碳 纤 维 板 加 固技 术 能有 效 解 收 稿 日期 ：2014一10—10；修 回 日期 ：2014—11-02 基金项 目：国家科技支撑计划项 目(2013BAG20B00) 作 者 简 介 ：刘 吉 元 (1983～ )，男 ，山东 临 沂 人 ，助 理研 究 员 ，硕 士 。 决 这些 问题 。但 采用 碳纤 维板加 固铁 路钢 筋混 凝土 梁 的应 用 实例 较少 ，加 固效果 有待进 一 步研究 。 1 加 固设 计 简 支梁属 静定 结 构 ，采 用 体外 预应 力 加 固后 变 为 带 柔性 拉杆 的一 次超 静 定 混 合 体 系 ，但 加 固过 程 并 未 改变 结 构 的支撑 和约 束 体 系 ，故 加 固后 的结 构 体 系仍 为 简支 静定结 构 。桥 梁 加 固 一般 在 原 桥 位进 行 ，施 加 预应 力 时梁 体 仍 承 受 恒 载 (自重 、二期 恒 载 )作 用 ，预 应力 施 加完成 后 ，梁体 在 恒 载 及 预加 力 共 同作 用下 处 于平 衡状 态 。 采用 体外 预应 力 加 固 的 钢筋 混 凝 土 梁 ，因选 取 的 预应 力 度不 同 ，在设 计 荷 载 作 用下 属 于 不 同类 型 的结 构 。若所 选 预应 力度 较 大 ，在 设 计荷 载 作 用 下梁 体 下 缘不 出现拉应 力 或不 开 裂 ，结 构 属 于全 预 应 力 或部 分 预应 力混 凝 土 A类 构 件 ；若 所 选 预 应 力 度 较 小 ，梁 体 下缘 出现 裂缝 ，则 结构 属 于部 分 预应 力 混 凝 土 B类 构 件 。对 于重载 铁路 的低 高 度钢 筋 々昆凝 土 梁 ，为适 应 重 载运 输 的要求 ，通 过在梁 体下 缘张 拉 、锚 固 预应力碳 纤 维板对其进行加固，将钢筋混凝土梁变为部分预应力 }昆凝 土 B类 梁 ，从 而 达 到 降低 恒 载 应 力 、改 善 活 载 应 力 的 目的 。 碳纤 维板 材抗 拉强 度 高 ，抗 弯折强 度较 低 ，直 线 配 束更 利 于碳纤 维板 的受 力 ；低 高度 板梁 梁高较 矮 ，预应 力体 系布 置在 梁体 底面 ，可最 大 限度地 提高加 固效 率 ； 碳纤 维板 锚 固点 与支座 间需 预 留一定距 离作 为张拉 空 间 ，综 合考 虑 以上 因素建 立如 图 1所示 的计算 图式

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