粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)及其應(yīng)用
2011-07-07 來源：中國橋梁網(wǎng)論壇
長期以來，由于運(yùn)營中的橋梁隨著時(shí)間的推移,橋梁會(huì)逐漸陳舊老化,承載能力降低,特別由于設(shè)計(jì)施工等方面的缺陷,可能造成新建橋梁承載力和變形不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。因此,橋梁加固工程在工程界受到廣泛重視。粘貼鋼板法作為橋梁加固的一種重要技術(shù)手段，近年來在橋梁加固工程中逐漸得到應(yīng)用。這一技術(shù)能適用于多種橋梁結(jié)構(gòu)及不同的結(jié)構(gòu)部位。
一、粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)
粘貼鋼板加固法作為應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的一種新的專用技術(shù)方法。同時(shí)它是針對(duì)于粘鋼加固法而開發(fā)的可以替代粘鋼加固的新的工藝方法。它能夠與粘鋼加固相同的原理是用鋼板代替鋼筋, 將鋼板固定到混凝土的表面, 使鋼板和混凝土構(gòu)件聯(lián)合受力, 相當(dāng)于增加了混凝土構(gòu)件的配筋量, 起到提高構(gòu)件承載力的效果不同點(diǎn)在于粘鋼法用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼于混凝土表面, 錨貼鋼板加固方法是采用專用的異型鉚釘將鋼板和混凝土錨接, 更加有效地保證鋼板和混凝土的協(xié)同工作。同時(shí)，其還可以根據(jù)橋梁病害與缺陷所在部位,確定鋼板的規(guī)格和粘貼形式,將鋼板粘貼在被加固的橋梁結(jié)構(gòu)受力部位的外邊緣,以便充分發(fā)揮粘貼鋼板的作用,同時(shí)密封粘貼部位的裂縫和缺陷,約束構(gòu)件的變形,從而有效地提高了加固構(gòu)件的剛度和抗裂性,有效的發(fā)揮粘鋼構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗壓性能。
作為一種廣泛應(yīng)用的橋梁加固技術(shù)手段，其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：一是相同條件下, 采用錨貼鋼板加固更能有效提高梁的抗剪承載力, 提高鋼板的強(qiáng)度利用率；二是錨貼鋼板加固梁的破壞屬于延性破壞, 粘鋼加固梁的破壞屬于脆性破壞, 說明錨鋼加固方法在提高梁承載力的同時(shí), 改善了梁的延性, 提高構(gòu)件及整個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)；三是錨貼鋼板加固法施工方便, 施工質(zhì)量更容易得到保證;四是錨貼鋼板加固由于在施工過程中在鋼板內(nèi)產(chǎn)生一定的預(yù)拉應(yīng)力, 有利于提高被加固結(jié)構(gòu)抵抗重復(fù)荷載的作用。
二、粘貼鋼板法加固技術(shù)的一般設(shè)計(jì)要求
在橋梁加固實(shí)踐過程中，關(guān)于這一技術(shù)手段的設(shè)計(jì)，應(yīng)做如下幾點(diǎn)要求：
⒈要提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力。一般應(yīng)設(shè)計(jì)在構(gòu)件的受拉區(qū)的表面粘貼鋼板,使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成整體來受力,此時(shí)以鋼板與混凝土粘結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)。合理與安全的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前,粘結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
⒉要加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足,為了加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度,可將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的側(cè)面,并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼（斜度一般為45°～60°）,以承受主拉應(yīng)力。
⒊補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮,將鋼板換算成鋼筋,也可根據(jù)實(shí)際情況將鋼板換算成原有的某種材料（如在石拱橋中的條石等）。原有構(gòu)件承受恒載與活載,增加的鋼板承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載。
⒋構(gòu)造設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),加固用的鋼板可按實(shí)際需要采用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些。用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸應(yīng)盡可能薄而寬、厚度一般為4～6mm,較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應(yīng)構(gòu)件表面形狀。用于提高抗剪能力的鋼板厚度宜厚,其設(shè)計(jì)依實(shí)際情況而定,一般宜采用10～15mm。
⒌鋼板長度設(shè)計(jì)要求。應(yīng)將鋼板的兩端延伸到低應(yīng)力區(qū),以減少鋼板錨固端的粘結(jié)應(yīng)力集中,防止粘結(jié)部位構(gòu)件出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。
⒍充分考慮整體受力問題。粘鋼法加固橋梁,如何確保鋼板和被加固構(gòu)件形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵,所以,在補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長度、粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開,端部可用夾緊螺栓固定,或設(shè)置U形箍板、水平錨固板等,并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力滿足強(qiáng)度的需要。
三、錨貼鋼板加固法具體施工工藝
一般來說錨貼鋼板加固工藝流程: 鋼板條制作→混凝土面和鋼板面處理→配膠→涂膠→鉆孔、打鉚釘固定鋼板→檢驗(yàn)。
⒈鋼板條制作。 根據(jù)錨貼鋼板要求的規(guī)格和尺寸將鋼板制作成鋼板條, 并按鉚釘鉚接位置在鋼板上鉆孔。鋼板條的制作要求基本平整, 如果制成鋼箍時(shí)要求成型后的鋼板箍比構(gòu)件外包尺寸大 1～1.5mm。
⒉混凝土表面處理。 輕微鑿掉混凝土松散層, 使混凝土表面大致平整, 然后用角向磨光機(jī)將與鋼板粘結(jié)面相連的混凝土打磨平整, 并用鋼絲刷將表面浮渣刷去, 粘貼鋼板前用空壓機(jī)將粘結(jié)面吹干凈。對(duì)于混凝土表面凹陷過大的部位, 應(yīng)用修補(bǔ)材料將表面處理平整。
⒊鋼板表面處理。 將鋼板用磨光機(jī)打磨至金屬光澤,然后用粗砂輪片進(jìn)行粗糙打磨, 打磨紋路與鋼板受力方向垂直。
⒋配膠和涂膠。結(jié)構(gòu)膠配制好后, 用抹刀涂在已處理好的混凝土面上, 厚度以 1～3mm 為宜, 中間厚兩邊薄,然后將鋼板粘貼至預(yù)定的位置。
⒌鉆孔、打鉚釘固定鋼板。鋼板粘貼于預(yù)定位置后,應(yīng)立即進(jìn)行打鉚釘孔、打入異形鉚釘, 異形鉚釘全部打入后, 通過鉚釘對(duì)鋼板拉伸作用, 保證鋼板沿受力方向拉緊, 并將鋼板牢固地鉚接于加固構(gòu)件上, 結(jié)構(gòu)膠通過擠壓從鋼板邊緣擠出。
⒌質(zhì)量檢驗(yàn)。鋼板與建筑結(jié)構(gòu)膠材料, 應(yīng)該有相關(guān)材質(zhì)證明書及產(chǎn)品合格證, 并對(duì)鋼板、結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)。鉚釘現(xiàn)場抽樣, 在實(shí)驗(yàn)室作單個(gè)鉚釘抗剪力試驗(yàn), 單個(gè)鉚釘抗剪力大于 40kN 為合格。
結(jié)論
總之，粘鋼加固橋梁是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、要求高、行之有效的橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方法,它施工周期短、進(jìn)度快、不需要大型設(shè)備、不需要很大的作業(yè)空間、不中斷交通節(jié)省投資,對(duì)通車工期要求嚴(yán)格的橋梁是一種行之有效的加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)手段。
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