粘贴钢板加固桥梁施工技术浅析

曹发宁

摘 要：随着交通建设的不断发展，运营中的桥梁工程因为交通运输量很大，施工质量差，车辆超载等原因的影响，容易出现一些早期病害，已經无法满足现有交通运输量的需要，需要对其进行加固处理。旧桥加固、维修改造是一项技术上可行、经济上合理的施工措施，通过对旧桥加固和维修利用，降低工程造价，使旧桥尽可能地发挥作用。粘贴钢板法是一种常用的加固补强方法，本文对其加固的原理及优点进行了总结，并结合工程实际，对其加固施工方法和施工工艺进行了分析，并提出了注意事项和施工效果评价方法，从而更好的提高粘贴钢板加固桥梁施工质量。

关键词：粘贴；钢板；加固；桥梁；施工

中图分类号：U445.72 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0136-02

1 粘贴钢板原理

粘贴钢板法作为一种常见的加固方法，在桥梁工程中有着广泛的应用。粘贴钢板是桥梁加固中常用的被动加固方法，通过采用建筑结构胶或环氧树脂，将钢板和这些中间材料粘贴到桥梁结构比较薄弱的地方，从而一起和桥梁结构承受外部荷载的作用，一起提高桥梁结构的承载力和刚度，从而改善了桥梁结构的受力情况，避免了桥梁裂缝的出现。相关研究表明，粘贴钢板加固钢筋混凝土梁发生适筋梁破坏时，钢板屈服和受拉钢筋，受压区混凝土达到极限压应变。一般情况下，粘贴4-8mm钢板对桥梁结构承载力和刚度的提高效果要好于粘贴2-3层碳纤维布的情况，该加固方法可发挥材料的高强度作用，对构件受压区混凝土、受拉区钢筋拉应力改善明显。粘贴钢板加固适用于提高梁的承载力和整体刚度。同时，采用粘贴钢板法加固设计时，还须作出如下假定：钢板的拉应变按平截面假定确定；钢板的应力取拉应变与弹性横量的乘积；钢板的滞后应变应按加固前的初始受力情况确定；钢板与混凝土之间不发生粘结剥离破坏。

实际上，加固规范在增大截面加固法里直接介绍的相对界限受压区高度是第二界限破坏时的相对界限受压区高度，在粘贴钢板加固法里直接介绍的相对界限受压区高度是第一界限破坏时的相对界限受压区高度，并且还考虑了工程实际应用在理论计算值基础上作了适当调整。此外，加固规范还通过在增大截面加固法里介绍原受拉钢筋应力给出了第一界限破坏的临界条件，在粘贴钢板加固法里通过介绍钢板抗拉强度折减系数取值方法间接从而介绍了第二界限破坏的临界条件。

2 工程概况

由定西公路管理局管养的G30连霍高速天定段SK1581 +160景家店中桥（上行线）为3-20米钢筋混凝土T梁桥，桥梁全长65.28米，桥梁全宽12.0米。经技术论证，在修建连霍高速天定段时，将此桥维修加固，利用原有天巉公路（G310）旧桥。

3 粘贴钢板加固施工

3.1 混凝土表面处理

首先应对混凝土表面的裂缝进行处理，对于出现生锈的钢筋进行除锈，对于裂缝进行修补，确保粘贴钢板的表面干净、整洁。

3.2 钢板加工处理

（1）对于钢板的尺寸应该提前确定好，做好钢板的放样，下料的切割方法有很多种，可以采用全自动或者半自动机械设备对其进行切割，应该确保切割表面的光滑，并且没有毛刺和缺口。（2）对于钢板的粘合面应该对其进行打磨，打出一定的粗糙度，对于打磨的纹路也有要求，应该与钢板的受力方向垂直。（3）应该按照设计图上面锚栓孔位置进行膨胀螺丝的安装，必要的时候可以稍微移动一下位置，避免打到了混凝土里面的钢筋。（4）最后将钢板粘贴在混凝土的表面，并且用锚栓进行固定，再焊接成一个整体。

3.3 配制胶黏剂

对于胶黏剂，尽量采取成品材料，这样有利于胶黏剂的质量。

3.4 粘贴钢板

用抹刀将胶粘剂同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板贴合面。对于黏贴剂的涂抹，应该从中间到两边进行，并且从钢板的位置沿着贴面进行轻敲处理。通过声音来确定是否有空洞的情况，如果有空洞的情况，应该进场重新粘贴。钢板粘贴密实后，用锚栓固定，通过加垫片、紧固螺母，交替拧紧各加压锚栓紧（拧紧次序应按由内向外、由中间向两边进行），加压固定的压力以≥0.5MPa为宜，使多余的胶粘剂沿板缝及螺栓孔挤出。采用压力注胶黏结，先用封边胶将钢板周围封闭，留出排气孔，在钢板低端黏贴注浆嘴并通气试漏后，以不小于0.1MPa的压力压入胶黏剂，当排气孔出现浆液后停止加压，并用封边胶封堵，再以较低压力维持10min以上。同时应不断轻敲钢板检查钢板下胶粘剂饱满度，若发现胶粘剂不足，应及时松开锚栓，从钢板侧面把胶粘剂填塞到空隙处，使钢板平整密贴。

3.5 加压固定

钢板粘贴好，从剩余钢板预留孔打入并安装锚栓，轮流拧紧锚栓加以固定，并适当加压，持续24h，使钢板和混凝土表面压实。

3.6 检验

撤除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击钢板，从音响判断黏贴效果或用超声波探测粘贴密实度。如黏结面积小于90%此构件黏贴无效，应剥下重新粘贴。施工前对化学锚栓进行现场抗拔破坏试验，数量不少于6根，破坏力大于40kN，抗拉力达到如下要求，抗拉力设计值为24kN，按照3%的比例进行抽检且每批次不小于5件。在整个操作过程中，施工人员必须按每个步骤严格操作。另外为了保证施工质量，粘贴工作在夜间进行，灌浆的饱满度达90%以上。

3.7 防腐处理

在钢板粘贴完以后，需要对其进行防腐处理，一般是采用防腐涂料对钢板整个外露的地方进行涂抹，再粘贴一层铅丝网，后采用聚合物砂浆对其进行抹面，从而提高钢板的防腐效果。

4 注意事项

粘贴钢板加固时应卸除荷载，桥面不能有活载。粘贴钢板加固时混凝土表面含水率不宜大于4%。钢板与梁孔的对应，钢板上的锚栓眼与梁底孔应对应，钢板与混凝土梁都是刚性，不得有误差，钻头应尽可能的大，钢板的位置要保证不变，才能保证锚栓的的位置与钢板上的锚栓孔的位置尽可能的一致，保证钢板的顺利恰当安装。粘贴钢板灌注完成24h后应检测其粘贴灌注胶是否饱满，可以尖嘴铁锤敲击钢板表面，声音清脆均匀即灌注胶饱满，若为沉闷的响声即为不饱满，有气泡，应进行补灌处理。

5 粘贴钢板法施工效果

5.1 外观评价

经过现场专家的检测，该桥梁加固后，外观部分良好，而且在后续的使用过程中，没有出现明显的裂缝、麻面等病害，因此，该桥梁加固方法和施工工艺具有良好的效果。

5.2 无损检测

无损检测结果显示，该桥维修加固部分平整度以及变异系数均符合预期要求，应用超声-回弹综合法测量维修加固区域混凝土强度等级符合设计要求。

5.3 荷载试验

对该桥进行外观检查、无损检测、荷载试验等，外观检查和桥梁技术状况评定结果表明，该桥现阶段总体技术状况等级评定为2类；荷载试验结果表明，该桥目前满足公路-Ⅱ级荷载等级的通行要求；结构检算结果表明，该桥主梁抗弯及抗剪承载能力满足公路-Ⅱ级荷载要求，说明桥梁结构整体荷载可靠且稳定。

5.4 有限元结果分析

加固梁有限元结果分析。经过模拟计算，P=31.2kN时加固梁的竖向位移图及原混凝土的Mises等效应力图分别如图1所示。

通过上面的分析可知，P=31.2kN时粘贴钢板加固梁的竖向最大位移为2.802mm。P=31.2kN时粘贴钢板加固梁的原混凝土最大Mises等效应力为25.5Mpa。新增钢板的抗拉强度得到了充分利用，但也不得不忽视的是其应力值已经比较接近抗拉强度。

6 结语

粘贴钢板加固法是通过胶粘剂将钢板粘贴在构件表面使两者共同工作的一种方法，钢板的作用类似于受拉钢筋，因此可采用钢筋混凝土梁的受弯理论来分析。该法施工方便、加固效果较好，但是由于没有混凝土的包裹，因而在设计和使用时要考虑钢板和胶粘剂的抗火能力、钢板的抗腐蚀能力以及钢板与混凝土的粘结能力。该桥梁加固项目竣工通车后，在大交通量和重载交通作用下，目前桥梁运营效果和使用状况良好，证明该加固方法都达到了预期的加固效果。

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