粘贴钢板加固桥梁R.C偏心受压构件的试验研究进展与展望

摘 要：对已有桥梁的维修加固将是今后我国桥梁建设领域非常重要的工作任务和研究方向。本文分析目前采用的粘贴钢板加固法在桥梁工程实践中的优缺点，梳理粘贴钢板加固R.C偏心受压构件的实验研究的进展，并指出目前对粘贴钢板加固R.C偏心受压构件的实验研究中的构造布置、锚固措施、二次受力与加固承载力计算等方面研究的不足和需要。

关键词：粘贴钢板加固 偏心受压构件 实验研究 桥梁加固

中图分类号：U445.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（b）-0064-02

我国随着经济高速发展，城镇化明显加快，目前已经建成了数量巨大的各类桥梁。按《2017年交通运输行业发展统计公报》，截至2017年全国建造完成公路桥梁就有83.25万座、5225.62万米。在这些已经建成的桥梁中，部分桥梁因为自然或人为的原因，发生了不同程度的损坏，为了保证桥梁的使用功能，就要进行改造加固。按有关统计，改造加固比新建可节约投资40%左右，缩短工期50%左右，而投资回报率比新建高了近4倍。而且桥梁维修加固不但可以节约大量资源，还能减少大量固体废弃物，具有重大的经济和社会效益。可以预见，随着新方法、新材料的不断出现，对已有桥梁的维修加固将是我国今后非常重要的工作任务和研究方向。

1 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是用粘结剂将钢板粘贴到构件需要加固的部分上，以提高构件承载力和刚度的一种加固方法。而对桥梁钢筋混凝土偏心受压构件的维修加固，如常见的公路桥梁桩柱式桥墩的墩柱、钢筋混凝土桁架拱桥的上部结构中受压构件等，基本上都是偏心受压构件。当这些构件出现承载力不足和病害缺陷后，工程上常采用粘贴钢板加固法。粘貼钢板加固桥梁钢筋混凝土偏心受压构件有如下的优缺点。

（1）粘贴钢板加固法施工简单，操作方便，质量可靠，性能良好，加固施工所需工作空间都不大，而且施工周期短，一般钢板粘贴到构件上三天即可受力使用，对生产、生活和环境影响很小，特别适用于应急加固工程。

（2）粘贴钢板加固法在桥梁的混凝土构件加固中，一般在原构件的截面受拉区粘贴钢板加固传力直接，效果明显。其只对原构件的表面进行处理而不破损结构，同时高强度的粘结剂将钢板与原构件牢固粘结成一新的整体，共同受力，使钢板和原构件很好地共同工作，充分发挥原构件和钢板的作用，提高受拉区的配筋率，从而有效地提高了构件的承载力与刚度。

（3）粘贴钢板加固还通过大面积的钢板粘贴，限制了原构件的混凝土裂缝的产生，并使己有的裂缝得到控制，不再继续扩展，从而有效地提高了提高构件的抗裂性。

（4）粘贴钢板加固所用钢板厚度一般不超过6mm，加固后基本不影响结构外形，自重增加也很少，特别适合于对不能加大截面加固的结构物。

（5）粘贴钢板加固经济适应性强，材料消耗少。一般加固用的钢材需要量不多并且钢材价格相对于PRF（纤维增强材料）等高强材料便宜，节约成本。

（6）粘贴钢板加固法应用范围广，粘贴钢板的方案比较灵活，可以任意地按设计需要粘贴，不仅可对构件的受拉区、受压区还可以对受剪区进行加固。

（7）粘贴钢板加固法中，以环氧树脂为基料的建筑结构胶存在缺陷，如：结构胶的耐高温、耐水、耐酸碱性能差，易老化，特别是胶液固化后呈脆性，与钢材良好的延性性能不匹配、钢与混凝土的热传导胀缩速度相差甚远、易产生热疲劳剪切应变等问题。但随着建筑结构胶的研究与发展，建筑结构胶的种类越来越多，性能更加卓越，这将使粘贴钢板加固技术能得到更为广泛的应用。

（8）粘贴钢板加固法施工中还有一些不足之处，如：钢板端部不能伸入支座，没有可靠的锚固条件；粘贴工艺和操作水平将直接影响加固的效果，从而粘贴钢板加固人工的要求和费用较高；在钢板粘贴好后，胶固化阶段需要夹具夹紧或采用其他的固定措施；钢板易腐蚀需定期防锈维护；对于形状复杂的区域难以加工钢板。

2 粘贴钢板加固偏心受压钢筋混凝土结构的实验

粘贴钢板加固技术从20世纪60年代中期到今天已经做了大量的试验研究工作，取得了不少成果，并已在实际工程中应用。粘贴钢板加固法最先在南非德班得到应用：由于在施工时疏忽，在混凝土梁中未放置受拉钢筋，只好在受拉区粘贴钢板补救，加固后使混凝土梁强度达到设计要求。1978年法国斯贝西姆公司首次在我国采用了法国的STADUR-31建筑结构胶对辽阳化工厂的部分混凝土梁进行了粘贴钢板加固补强。1983年中国科学院大连化学物理研究所等单位研制的JGN建筑结构胶通过鉴定，对我国的粘钢技术的发展起到了极大的推动作用。90年代初开始国内一些学者相继进行了钢筋混凝土柱的粘贴钢板加固试验的分析和研究。1990年，四川省建筑科学研究院组织编写了《混凝土结构加固技术规范》（CECS25-90）[1]。1995年，万墨林、韩继云等提出了加固结构与原普通结构在设计概念上的本质差异，不同粘贴钢板加固法要遵循的原则、设计构造措施和施工要点[2]。1996年，颜德恒等对比理论计算和试验结果，讨论了粘贴钢板加固的受力机理，分析了混凝土强度等级、厚度等设计参数对梁强度和刚度的影响[3]。1999年，高作平等对27根未加固与外包粘贴钢板加固的短柱进行了试验研究，结果显示粘贴钢板加固可以大幅度提高柱的承载力，采用的新加固材料与原柱有良好的整体工作性能，加固后的柱子能抗冲撞，有良好的外观，而且施工工艺简便，占用空间小，工程费用低。

3 结语

（1）粘贴钢板加固偏心受压钢筋混凝土构件的构造布置、粘贴钢板的锚固措施及布置与承载力计算的协调等，都是目前工程研究的重要问题。

（2）虽然对粘贴钢板加固钢筋混凝土构件的试验研究成果己经比较丰富，但主要集中在轴心受压或对一次受力偏心受压构件的研究上，对于二次受力的混凝土偏心受压柱粘贴钢板加固的研究几乎空白。二次受力粘贴钢板加固的受力状况和加固后构件承载力的影响程度，都要通过大量实验来分析研究。尽管对于桥梁钢筋混凝土偏心构件，国内加固设计规范列入了粘贴钢板加固矩形截面钢筋混凝土偏心受压柱二次受力的设计计算公式，还主要是基于设计规范方法来考虑截面初应力影响，需要通过大量实验验证。

（3）在桥梁钢筋混凝土偏心构件加固计算方法上也存在深入不够的问题，对公路桥梁混凝土受压构件的粘贴钢板加固法，我国《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）与《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）都提出了加固设计方法与施工技术要求，其中加固设计计算方法是按桥梁加固两阶段受力图式得到承载力复核公式，公式原理很明确，但是不方便在加固设计中使用，尤其是粘贴钢板加固的截面设计计算，十分复杂。因此需要研究粘贴钢板加固受压构件的截面设计计算简化公式，以便应用于实际工程。

（4）粘贴钢板加固偏心受压钢筋混凝土构件的受力实质上是复合构件受力，虽然不改变原构件的受力性质，但加固粘贴的钢板和原构件受力的相互影响还需要深入研究。

参考文献

[1] 中国工程建设标准化协会.混凝土结构加固技术规范（CECS25：90）[S].北京：中国建筑工业出版社，1985.

[2] 肖建平.桥梁工程施工[M].北京：机械工业出版社，2016.

[3] 黄勤.粘钢加固钢筋混凝土梁受力机理的研究[D].上海：同济大学，1996.