目前，全國(guó)公路橋梁數(shù)量達(dá)到80.53萬座、總計(jì)4916.97萬米，其中特大橋梁4257座、753.54萬米，大橋86178座、2251.50萬米。龐大的數(shù)字背后，隱含著巨大的安全運(yùn)營(yíng)壓力，這些橋梁連同其所在公路的路網(wǎng)運(yùn)行狀況，一直是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，而如何運(yùn)用新型加固技術(shù)提升橋梁運(yùn)營(yíng)能力，也是全國(guó)各級(jí)交通運(yùn)輸部門安全管理的重點(diǎn)。

一、橋梁預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)

目前在國(guó)內(nèi)的土木工程加固設(shè)計(jì)和施工過程中，是比較常見的體外預(yù)應(yīng)力加固工法之一，即對(duì)碳纖維板材施加一個(gè)預(yù)先的張拉應(yīng)力再將其錨固在待加固構(gòu)件上的方法。

預(yù)應(yīng)力碳纖維板的張拉應(yīng)力幅度靈活可變，耐介質(zhì)侵蝕，長(zhǎng)期應(yīng)力保持幅度高。作為新一代體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件可以彌補(bǔ)鋼絞線的應(yīng)力損失并且在一定的范圍內(nèi)起到改善結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的作用。

二、現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力平板錨具系統(tǒng)的問題

作為新一代加固技術(shù)，預(yù)應(yīng)力碳纖維板雖然具備傳統(tǒng)加固技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)，但其仍不可避免地存在某些技術(shù)上的問題，比如：

由于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力平板錨具系統(tǒng)中，錨具形式采用的一大分支是平板式夾片楔形孔道的形式，此種形式的錨具在加工中為保證精度要求一般采用的是線切割工藝（誤差要求±0.2mm），但是實(shí)際加工過程中仍可能存在表面粗糙度過大或尺寸不達(dá)標(biāo)等問題，而且難以通過肉眼或一般性測(cè)量器具檢出。這些加工問題在大應(yīng)力情況下可能會(huì)導(dǎo)致碳纖維板彈出，存在傷害人身安全的隱患。

同時(shí)，為了碳纖維板能緊貼混凝土面，整體錨具在安裝過程中往往需要對(duì)混凝土進(jìn)行開槽作業(yè)，這項(xiàng)工作費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且如果原混凝土保護(hù)層過小可能導(dǎo)致碰撞鋼筋而無法安裝的隱患。

基于此，在原有錨具系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上海悍馬通過后期實(shí)地調(diào)研，技術(shù)調(diào)整改進(jìn)，立項(xiàng)開發(fā)了新一代的圓形錨固系統(tǒng)，用于預(yù)應(yīng)力碳纖維板的夾持作業(yè)。

三、新一代圓形錨固系統(tǒng)與眾不同的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

新一代圓形錨具系統(tǒng)，具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.由于圓形孔道為一整體，不存在方形夾片的折角處的加工誤差及表面粗糙度問題，避免了碳纖維板彈出的隱患。同時(shí)圓型錨具的各項(xiàng)同一性也避免了安裝時(shí)正反顛倒的問題。

2.圓型錨具的截面積從圓心到側(cè)面是逐漸減小的，因此開槽可按梯形截面切割，所需去除的混凝土體積與普通方形錨具相比減小約40%，而且越往深開槽面積越小，大大縮減開槽工序所需時(shí)間，也大幅度減小了與鋼筋碰撞的概率。

3.圓型錨具的實(shí)際線切割面積比普通方形錨具減小約15%，同時(shí)重量降低約30%，可以進(jìn)一步控制制造成本，減輕工人安裝負(fù)擔(dān)。

4.圓型錨具應(yīng)力朝中部集中，避免大應(yīng)力情況下夾片中部起拱，導(dǎo)致夾持不穩(wěn)進(jìn)而碳纖維板斷裂的問題。

四、實(shí)踐應(yīng)用與展示

依托于高強(qiáng)性能，上海悍馬50px及125px碳纖維板配套錨具已獲我國(guó)發(fā)明專利審核：

1.圓型錨具已進(jìn)行各部件強(qiáng)度的有限元理論分析論證。理論狀態(tài)下，碳纖維板在極限張拉應(yīng)力2400MPa的作用下，碳板所受損傷強(qiáng)度為90%的極限強(qiáng)度，可以滿足張拉需求。

2.圓型錨具已進(jìn)行試驗(yàn)性鋼梁安裝與張拉試驗(yàn)。我們按照預(yù)應(yīng)力碳板國(guó)標(biāo)強(qiáng)度2400MPa，其實(shí)際張拉實(shí)驗(yàn)成功率{bfb}。

悍馬預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)自2012年研制以來，已成功運(yùn)用于多項(xiàng)實(shí)際工程加固案例。在不斷的應(yīng)用過程中，悍馬系統(tǒng)依托于理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，在材料、參數(shù)、成型工藝等多種方面進(jìn)行穩(wěn)定性與錨固效率的改進(jìn)，至今已經(jīng)完成3代改進(jìn)版，并且仍在驗(yàn)證更加有效，更加經(jīng)濟(jì)，更加安全的新型錨具及夾具。