1、工程加固的目的
粘貼鋼板是目前在加固混凝土結(jié)構(gòu)中最常用的加固方法,以工程實際為研究對象,對粘貼鋼板的加固方法的應用進行研究。特別近年來隨著交通量的增大和交通車輛載重的增加,大部分運行車輛的載重超過了該橋的設計承載力,加之該橋病害嚴重,承載力降低,故對該橋進行維修加固,延長其實用壽命、增大其整體性、提高該橋的承載力和滿足安全使用的目的。
2、加固方法及加固材料的主要技術(shù)指標
2.1 加固方法
1)拱肋粘貼鋼板加固采用粘貼鋼板的方法對混凝土拱肋進行加固,在拱肋底面沿拱肋縱向粘貼寬20cm厚6mm的鋼板,粘貼鋼板時用膨脹螺栓錨固。
2)混凝土橫系梁粘貼鋼板加固
混凝土橫系梁底面采用粘貼鋼板加固,并與拱底面鋼板焊接使其形成整體。從而使拱肋的橫向聯(lián)系得到了加強。
2.2 加固材料的主要技術(shù)指標
?。?)鋼板
鋼板厚度為6mm,鋼板采用Q345-C級可焊性好的鋼材。
?。?)膨脹螺栓
采用膨脹螺栓抗壓強度標準值800MPa,屈服強度標準值300MPa,伸長率0.3d%(d標示螺栓的公稱直徑)。
?。?)粘鋼膠
粘貼鋼板的膠結(jié)劑采用A級膠,其膠體性能要求為:抗拉強度≥30MPa,抗拉彈性模量≥3500MPa,抗彎彈性模量≥45MPa且不得呈脆性破壞,抗壓強度≥65MPa,伸長率≥1.3%,鋼板與混凝土的正拉黏結(jié)強度≥2.5MPa,且為混凝土內(nèi)聚破壞,不揮發(fā)物含量(固體含量)≥99%。
3、粘鋼加固施工工藝及施工要點
?。?)在鋼板上鉆灌膠孔和排氣孔;
(2)表面處理。
?、黉摪灞砻娉P至發(fā)光,再作粗糙處理,紋路與受力方向垂直,然后用酒精或丙酮棉紗清洗鋼表面除油;
②打磨混凝土表面除去表面風化層,找平?jīng)_洗烘干。
(3)鋼板密封
?、倥渲泼芊饽z,每次配膠量不宜超過500G,在半小時內(nèi)用完,以免浪費;
?、谟妹芊饽z密封鋼板邊緣及錨固螺栓;
?、墼诠嗄z孔和出氣孔上安裝灌膠嘴并用密封膠粘結(jié),密封后約2小時,即可進行下一步施工。
?。?)灌膠
?、僭诠嗄z嘴上安裝塑料管以備罐滿時密封;
②配制灌注膠,每次配膠量不應超過500G,在2小時內(nèi)用完,冬季時間可長些;
③將膠液加入灌膠器中;
?、軐⒐嗄z器出口與灌膠嘴相連,加壓入灌膠器打開閥門灌膠;
?、莓敵鰵饪子心z液流出時彎折塑料管,用鋼絲捆扎,等待下一出氣孔膠液流出;
?、奕玟摪暹^長,下一出口很久沒有膠液流出,可將灌注口密封后,在下一出氣口繼續(xù)灌注。
(5)注意事項
?、僬充摴嘧⒛z必須符合《公路橋梁加固設計規(guī)范》(JTG/T J22-2008)中各項技術(shù)指標要求,且必須出具相應的由有資質(zhì)單位所作出的膠體物理力學性質(zhì)檢測報告;
②灌膠平均厚度為2mm;
?、酃嗄z施工時應嚴格按照相應的產(chǎn)品施工工藝要求進行。
?。?)鋼板焊接要求
①施焊前應對所焊鋼板進行檢查,焊件是否平整,拼接是否密合,縫隙、坡口是否符合圖紙及工藝要求,并應檢查各種焊接設備是否良好,焊接材料是否符合工藝要求。焊劑和焊條在使用前均應烘干,焊劑中的臟物和焊絲上的油漆均應清除;
②焊接完畢,應仔細檢查焊縫質(zhì)量。焊縫質(zhì)量應符合《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50017-2003)的相關(guān)技術(shù)要求。
(7)鋼板防腐
先將裸露在外面的鋼板表面除銹,再用丙酮或酒精除去油污,然后在鋼板表面涂刷底漆一遍,面漆一遍。
4、加固效果評價
?。?)通過對跑車測試信號進行分析,得出全橋一階頻率、阻尼比如表1所示。圖1為40Km/h跑車動位移時程曲線圖。
(2)加固后不同速度載重車輛對橋梁產(chǎn)生沖擊時的沖擊系數(shù)及最大動位移如表2所示。
表2 沖擊系數(shù)(1+μ)測試結(jié)果
沖擊系數(shù)實測值的分析結(jié)果:
根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)規(guī)定,當結(jié)構(gòu)基頻1.5Hz≤f≤14Hz時,沖擊系數(shù)μ=0.1767lnf-0.0157,故理論沖擊系數(shù)
μ=0.1767lnf-0.0157=0.1767ln7.178-0.0157=0.333
1+μ=1.333
由表2中的數(shù)據(jù)計算得出:大橋動載試驗實測沖擊系數(shù)平均值為1.113。該橋?qū)崪y動力沖擊系數(shù)小于按《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)計算的1.333。
5、結(jié)論
?。?)堅固耐用:粘鋼加固結(jié)構(gòu)的強度和剛度都能滿足設計的要求,完全能保證加固工程的質(zhì)量。
(2)施工快速:在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下,在不停產(chǎn)、不影響使用的情況下能快速完成加固施工。加固三天后即可正常使用。
?。?)簡潔輕巧:與其它加固方法比較,粘鋼加固結(jié)構(gòu)受力明確,施工簡便,現(xiàn)場無濕作業(yè),清潔,不留污染物。完成加固后的結(jié)構(gòu)外觀基本不改變,因加固用鋼板薄,結(jié)構(gòu)自重增加極微,不會導致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固。
?。?)靈活多樣:粘鋼加固法的適應性很強,粘貼鋼板的方案多樣,靈活巧妙。除加固混凝土外還可粘貼型鋼、加固鋼結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)等。
?。?)經(jīng)濟合理:由于施工快,避免或減少建筑物暫停使用的時間,且加固材料少,價格低,經(jīng)濟效益較高。