粘钢法在琅口桥加固中的应用分析

张晓斌

三明市公路养护中心沙县分中心

1 引言

近年来，由于车辆的增加，导致道路交通拥挤，危险的桥梁在稳步增加。由于一些危桥的使用年限较短，因此加固桥梁更为合适和经济。旧桥的加固方法可大致分为两类：下部结构和上部结构加固。上部结构加固主要包括粘贴钢板、受力体系转换、预应力加固和桥面补强等方法。本文重点介绍了粘钢法在加固危桥中的应用。

2 琅口桥原桥工程概况

琅口桥位于三明市沙县。这是一座位于国道山深线G205线的长64.04m的二级公路中桥。上部结构为3×20m钢筋混凝土T型梁。桥面宽度15.0m（车行道）+2m×1.5m（人行道）。侧梁和中间梁的形状相同，T梁无马蹄，在每个跨中，有11个梁，间距为1.60m，T梁的底部宽度为0.18m，顶部的宽度为1.58m，梁的高度为1.30m。桥面为混凝土。桥墩采用柱式混凝土，桥台则采用桩基混凝土。最初的设计有效载荷是汽-20，挂-100，建成时间为1996年1月8日。

3 病害原因分析

由于（1）原桥设计荷载等级较低；（2）大量超限车辆通行，致使上部结构开裂；（3）施工工艺及砌筑材料较差，材料老化，承载力下降。导致琅口桥桥面系及T 梁腹板出现多处裂缝、铰缝混凝土剥落，亟须进行加固，提高承载力，保障行车安全。

4 采用粘贴钢板的原因

粘贴钢板加固是一种加强混凝土结构的新方法。特殊的胶粘剂可以使钢板粘到混凝土结构的表面。这样就可以达到加强原始结构强度、延长耐久性的目的。与其他加固方法相比，钢板加固方法具有许多独特的优点。

（1）稳定性：已经证明该方法可以加强结构的强度和耐用性，经过长期的施工实践，充分证明了加固工程的质量。

（2）施工迅速：根据粘贴钢的施工方法，施工工作可以迅速进行，在不影响桥梁使用的情况下完成施工，受到施工单位的普遍好评。

（3）紧凑轻巧：与其他加固方法相比，粘贴钢板加固清洁、操作相对简单。加固完成后，结构外观不变，重量轻，钢板薄，结构重量增加得最少。这样可以防止对其他结构造成破坏。

（4）灵活多变：粘贴钢板方法非常灵活，它可以解决许多相关的桥梁问题。在施工过程中，可以根据桥梁结构灵活选择运用。

（5）经济可接受：与其他加固方法相比，该方法施工迅速，可防止或降低施工的失败率，并节省桥梁修复成本，经济效益高。

5 粘钢法在危桥加固中的应用策略

5.1 裂缝修复

混凝土出现裂缝是混凝土结构中常见的现象。为了使外部材料对混凝土和钢筋的加强效果最大化并提高结构的耐久性，有必要对混凝土结构的裂缝进行处理。

5.1.1 修复方法

结构上方和下方的所有可见裂缝都需要修复。通常，宽度小于0.15mm的小裂缝可用表面涂刷封闭胶处理，对于宽度大于0.15mm时需采用裂缝灌注封闭胶处理。

5.1.2 修复工艺

（1）裂缝密封处理过程（用于裂缝宽度W<0.15mm）：去除施工部位表面和裂缝结构周围的杂物，并清洁裂缝的两面。用钢刷去除松散的混凝土。压力水清洗裂缝，自然风干，然后用脱脂棉蘸丙酮清洁裂缝，用纯环氧基液清洁裂缝的表面。制备环氧树脂胶泥，涂刷2次以密封表面，3天后，裂缝封闭完成。

（2）裂缝灌浆处理（适用于裂缝宽度W≥0.15mm 的裂缝）：工艺流程：裂缝混凝土表面处理——粘贴压浆嘴——封闭裂缝表面——检查密封性——配制裂缝灌注胶——灌浆——封口结束。

5.2 混凝土表面质量缺陷处理

对于混凝土工程师来说，混凝土表面质量缺陷是一个普遍的问题，必须采取相应的处理措施。首先，按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》对缺陷的严重程度进行评估，之后，根据混凝土表面质量缺陷的类型和水平，采用合适方法来解决缺陷问题。

5.2.1 针对混凝土表面质量的一般缺陷处理方法

对于数量不多的小蜂窝、露石、露筋和麻面可以用水泥修补混凝土表面。具体过程如下：（1）用钢刷或压力水从混凝土表面清除松散的混凝土并润湿混凝土。（2）1：2～1：2.5 的水泥砂浆抹于表面，确定表面初凝后，加强养护工作。

5.2.2 针对混凝土表面质量蜂窝或露筋严重缺陷处理方法

如果蜂窝严重或露筋很深，则需要使用细石混凝土进行维修。具体过程如下：（1）将表面松散的混凝土凿除，并用钢刷将裸露的钢筋除锈。用水彻底清洗混凝土截面，最后，用丙酮清洁钢筋的表面。（2）使用YJ-302混凝土界面处理剂，以1～2倍的比例稀释胶水。胶：水泥：砂子=1：1.5：2，用刷子等清洁混凝土表面。用量0.6kg/m～0.8kg/m，固化后进行下一步。（3）填充细石混凝土，细石混凝土的强度比原有混凝土高一级。（4）养护细石混凝土。

5.3 粘贴钢板加固

5.3.1 材料

（1）灌注钢板结构胶的选用:粘钢封边胶使用封边#101胶。为了确保钢板和构件完全成型，粘钢灌注胶必须具有良好的可灌性，并在钢板和混凝土构件之间形成均匀且厚实的涂层。不得在产品使用过程中添加任何溶剂。钢板和其中的胶体可以一起工作并可以在一起受力，从而确保钢板和混凝土之间的黏合剂层不会被拉脱，粘钢灌注胶强度应大于65MPa，钢的抗拉强度应大于35MPa，钢的标准拉伸剪切强度应大于16MPa，并且粘钢灌注胶的性能应符合JTG/TJ 22—2008《公路桥梁加固设计规范》中黏合剂要求。粘钢胶要求进行90天耐湿热测试的检测报告。90天的湿热条件下，钢-钢的拉伸强度下降率不能超过1%。（2）用于植筋锚固件的植筋胶#101，必须符合JTG/T J22—2008《公路桥梁加固设计规范》。本项目的种植锚固件的胶粘剂不能使用水泥和微膨胀剂作为主要材料，而要采用A级胶。

5.3.2 施工工艺

（1）施工准备:认真阅读设计施工图，了解用途和要求，检查现场实际混凝土和加固部件的状况，准备施工。对于钢板、环氧材料、混凝土、机械和其他设备，在施工之前进行准备。（2）裂缝封闭:首先将裂缝密封，当环氧材料固化完成后，可进行下一步工作。（3）灌注钢板加固的施工要点:①定位混凝土结构：应根据工程图和现场测量及分布要求，在需粘钢加固混凝土的表面放出钢板位置大样；②对混凝土和钢材进行界面处理：对于混凝土凿毛，凿毛的深度必须形成一个平坦粗糙的表面，并能到达骨料新面（通常为2mm或更大）。不平整的表面用锋利的尖凿轻凿平整和钢丝刷刷毛。如果用三面或四面混凝土梁和柱外包钢板，则需要除去梁和柱的棱角。主要部件的混凝土边缘需要磨圆，磨圆的半径至少应为20mm。以上处理完成后，清除松散的混凝土、灰尘、污垢，并清洁干净。完全干燥后，用棉绒和丙酮擦拭表面。如果表面不规则，可使用环氧修补胶使其平滑。混凝土的水分含量不能超过4%。然后，对钢板表面和混凝土用磨光砂轮机进行严格的处理。去除表面锈时，钢的表面应出现金属光泽，质地粗糙，纹路方向应垂直于其受力方向。用棉绒沾丙酮清洁钢板表面。③钻孔植埋螺栓：根据图纸要求，放出钻孔位置，植入螺栓。④钢板的安装和焊接：钢板是根据现场混凝土的实际结构切割而成的，钢板根据螺钉打孔。调整钢板的水平度和螺栓的位置，以使钢板和混凝土表面之间的距离为3mm～5mm，在混凝土和钢板之间使用3毫米的垫片，以确保灌注胶层的厚度至少为3 mm。对钢板接缝焊接，钢板安装完成。

（4）配制结构胶:根据供应商提供的产品说明书配置结构胶，将粘钢灌注胶和钢板封边胶使用混合器低速均匀地搅拌。粘钢灌注胶应在封边完成，且钢板封边胶达到完全固化有足够的强度后再进行配制和使用。

（5）封缝、安装压浆嘴、出气嘴：将压浆嘴粘于钢板注入孔上，钢板边缝需预留出气孔，然后用环氧胶泥封闭边缘接缝，膨胀螺栓罩封头并用环氧胶泥密封。待封边胶到完全固化具有一定的强度后，再通气试压以检验钢板的封边良好，才能进行后续灌注结构胶施工。

压力灌胶：用压力泵将环氧胶在0.2MPa～0.4MPa 的压力下注入钢板和混凝土之间的空隙中，压力保持稳定，当出气嘴流出环氧胶时停止加压。然后用环氧胶泥封口，并以较低压力维持10min 以上。灌注过程中，用橡皮锤敲击粘贴钢板，从声音判定灌注密实。修整：胶完全固化后，所有注浆嘴、出气嘴需全部去除，清洁钢板表面，并对外露钢板进行防锈处理。

6 结束语

琅口桥的加固提高了其结构的承载能力和刚度，限制了混凝土裂缝的发展，可以有效保证上部结构的总体稳定性，并确保耐用性。该加固方法还改善了桥面的行驶舒适性，并且使用状况良好，获得了很好的经济和社会效益。