粘贴钢板法在桥梁加固工程中的应用

柳　斌

(新疆立弓交通勘察设计研究院，新疆　乌鲁木齐　831401)



粘贴钢板法在桥梁加固工程中的应用

柳斌

(新疆立弓交通勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐831401)

柳斌(1989—)，助理工程师，研究方向：公路桥梁、涵洞设计及桥梁检测。

摘要：粘贴钢板加固法能够使桥梁构件薄弱部分与存在缺陷的部分得到改善、构件的裂缝扩展得到抑制。文章结合具体的空腹式拱桥加固项目，探讨在桥梁加固施工建设中粘贴钢板法的施工工艺和设计要点，以期对类似工程起到借鉴作用。

关键词：粘贴钢板法；桥梁加固；空腹式拱桥；应用

0引言

多数的桥梁随着使用时间的加长，逐渐出现老化、承载力下降、陈旧等问题，另外，设计和施工中存在的缺陷，也使得新建成的桥梁的承载力难以完全满足设计的规范和标准。但由于重新建造桥梁需较大资金和时间、人力投入，并且会对正常的交通运输造成影响，所以，一般是通过对桥梁进行修复加固的办法来解决其承载力问题。粘贴钢板法是一种常用的加固补强方法，其是指在钢筋混凝土等构件的表面上粘贴具有较大抗拉强度的材料，使之与构件形成整体，使得混凝土整体和薄钢板能够协同工作，从而使钢板具有较高的抗拉性和抗剪性，能够使构件薄弱部分与存在缺陷的部分得到改善、构件的裂缝扩展得到抑制。本文将结合具体的空腹式拱桥加固项目，简要探讨粘贴钢板法的施工工艺，及其在施工中的具体操作。

1概况

本桥梁工程是某公路施工的一个部分，其具体的施工设计荷载均为挂-80、汽-15或挂-100、汽-20，设计使用年限70年，目前主要存在的问题是对该桥梁进行加固工程时所需粘贴材料的配置和施工方法的难度系数。对桥梁的施工主要是采用环氧砂浆粘贴钢板进行增加桥梁的强度；在桥梁的背面主要用钢纤维加混凝土进行加固处理。

2施工准备

(1)加固施工中必须使用具有一定的弹性、较好的耐久性和粘贴强度高的粘贴剂。

(2)加固施工中最好是使用3号钢或6号锰钢，并且钢板和焊缝都必须具有《钢结构设计规范》(GB50017-2003)规定的设计强度值。

(3)除了粘贴剂本身的强度会对粘钢加固结合面的粘贴强度有影响之外，绝大部分都取决于被加固材料的强度，因此，采用什么强度的基础材料至关重要[1]。

(4)在加固施工中，一般采取梁侧粘钢加固受压区的粘钢，并且钢板的宽度需小于梁高的1/3。

(5)锚固长度具有一定的构造要求：在受压区内，粘贴钢板的锚固需>160 t且长度>480 mm；在受拉区内，粘贴钢板的锚固需>200 t且长度>600 mm。

(6)为有效地延缓粘贴剂的老化和减少锈蚀钢板，需密封钢板的表面，并进行防水防腐处理。

3工艺及措施

3.1一般程序

搭架→清理主拱面、去除钢板锈迹→清洗→钻孔→涂胶→对第1层钢板进行粘贴→固定上膨胀螺栓→去除钢板锈迹、清洗→刷胶→对第2层钢板进行粘贴→膨胀螺栓固定→去除钢板锈迹、清洗→刷防锈漆、面漆2道→拆架清理现场[2]。

3.2具体措施

(1)配制环氧砂浆。为保证环氧砂浆的质量，根据本工程的具体情况，经相关试验后确定其环氧砂浆配合比如表1所示。

表1　环氧砂浆配合比数值表

(2)清理主拱面。清理主拱面是一道较为重要的施工工序，因此需要认真清理。但是由于石拱桥的表面不平整，其表面有较大的风化痕迹，所以清理石拱桥存在较大的难度。为保证其具有较好的粘贴质量，需要对粘贴的表面使用多台电动合金磨光机磨平，并将粘贴表面的风化层清除干净。对于粘贴表面部分破损的部分，需要先对其进行凿毛再使用高强砂浆进行修复。

(3)清除钢板的锈迹。在进行粘贴之前，为了保证质量，需要采用特殊的电动钢刷对已生锈的钢板进行处理，主要是进行打磨，打磨到露出金属的光泽，然后涂抹环氧砂浆。这样做是为了更好地对钢板进行防护[3]。

(4)清洗主拱、钢板的表面。在打磨完钢板和主拱的表面之后，为了将其表面的浮尘和杂物清除，需要使用丙酮清洗其表面。

(5)钻孔安装膨胀螺栓。首先在主拱面上进行放样，接着使用电钻准确无误地钻孔，为了保证安装钢板符合设计的要求标准，钻孔的误差需要控制在2 mm以内。具体的施工过程为：①为了确保每平方米的区域内会有6～8个直径8 mm的膨胀螺栓，需要按照纵横40～50 cm的间距在粘贴钢板的表面上进行钻孔施工；②使用混凝土冲击电锤进行钻孔，孔深需达到3～4 cm，孔内存在的粉屑需要使用压缩空气将其吹净；③将一定量的环氧砂浆塞到孔中，最后使用锤子将膨胀螺栓轻轻打入其中。

(6)粘贴钢板。施工过程中所使用的钢板一般是在工厂中进行加工钻孔制成，接着将制作成功的钢板运送到施工现场，送到现场以后，要对钢板进行处理，主要包括清洗、刷浆，如果钢板出现生锈现象，还需进行打磨、除锈。在粘贴钢板时，需要使用特殊的工具，如螺栓、铁锤等(使用螺栓主要是对钢板进行压紧，使用铁锤是为了敲打钢板，使两个钢板压得更紧，要把中间多余的粘胶挤出)。粘贴钢板之后，还需要使用铁锤沿着粘贴面轻轻地敲打钢板[4]。

(7)浇筑空腹拱钢纤维混凝土。施工中所使用的是材质强度>380 MPa的波纹形钢纤维，该种钢纤维的设计强度等级是C40。在具体的施工中，要先用特殊的工具，如电动砂轮将拱背所存在的杂质和风化的表层清除至露出新鲜的岩层为止，再用清水洗刷清理，最后浇筑钢纤维混凝土。浇筑完成后，需对其采取振捣处理，首先用振捣棒，再用平板振捣器，振捣完成后，用振动平板进行振动收面处理。工程结束后，对施工桥梁进行7 d以上的养护。

4检验

4.1外观无损伤检验

外观无损伤检验主要是检验钢板的硬度和颜色两个方面是否符合要求，对于钢板粘贴的有效面积的检验，可以用手锤轻轻敲击钢板，钢板锚固区粘贴的有效面积需>90%，钢板非锚固区粘贴的有效面积需>70%，满足以上两点，则该施工桥梁符合设计的要求。

4.2抽样加载检验

对该施工桥梁进行取样分析后得出：有效改善了主拱圈受压区的高度，同时平衡了加固的钢板和桥梁原有条石的受力协调；通过在主拱圈增加一层钢纤维混凝土，有效地提高了其刚度，相比施工之前有了较为明显的改善。

5质量保证措施

(1)本工程施工必须使用符合国家行业标准的钢材、水泥等加固材料。

(2)施工中所需的环氧砂浆试件需要经过相关专业人员的取样检验，各项检测指标都符合国家技术标准之后才能使用。

(3)通过对纤维混凝土试件养护7 d后进行抗压强度测试，强度达到42 MPa，已超过C40钢纤维混凝土的标准，因此可确保在本工程施工中使用钢纤维混凝土具有符合设计要求所需的强度。

6结语

桥梁长期运营，其结构会出现不同程度的缺陷，严重者不满足原设计承载力要求，对其采取粘贴钢板补强处理是较为广泛的加固方法之一。文章通过结合某公路施工建设项目，针对该桥梁存在的病害问题，采取环氧砂浆粘贴钢板补强，桥梁的拱背采取钢纤维混凝土加固，并对各个施工环节提出切实可行的施工控制技术措施。本工程实施效果表明，采取粘贴钢板法加固桥梁，其施工工艺简单、工期短，桥梁承载力恢复快，可在同类工程中推广应用。

参考文献

[1]史迎青.桥梁加固的研究与应用[D].合肥：合肥工业大学，2010.

[2]李国元，施峰涛，刘汉拾.粘贴钢板法桥梁加固技术与施工工艺研究[J].商品储运与养护，2008(3)：87-88.

[3]张建立.粘贴钢板法加固连续小箱梁桥梁的实例应用[J].华东公路，2014(6)：3-6.

[4]张晓飞.公路桥梁加固上部构造使用粘贴钢板法的受力分析与应用[J].交通世界(建养.机械)，2012(6)：246-247.

Application of Steel Plate Binding Method in Bridge Reinforcement Projects

LIU Bin

(Xinjiang Ligong Communications Survey and Design Institute，Urumqi，Xinjiang，831401)

Abstract：Steel plate binding reinforcement method can improve the weak part and defective part of bridge components as well as suppress the component crack development.Combining the specific open spandrel arch bridge reinforcement projects，this article discussed the construction technology and design key-points of steel plate binding method in bridge construction reinforcement construction，hoping to play a reference role for similar projects.

Keywords：Steel plate binding method；Bridge strengthening；Open spandrel arch bridge；Applications

收稿日期：2016-02-03

文章编号：1673-4874(2016)02-0074-03

中图分类号：U445.7+2

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.017

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