桥梁加固施工中粘贴钢板技术的应用

周长春

（江西省宜春市公路事业发展中心丰城分中心，江西丰城 331100）

0 引言

对于桥梁工程而言，在运营一段周期以后往往受到车辆荷载、环境等因素影响出现病害问题，例如桥梁结构裂缝、桥墩裂缝等病害问题。因此，为了保证桥梁的稳定性，需要对病害桥梁进行加固处理，而在桥梁加固工程中由于粘贴钢板技术具备施工方便、施工效果好、技术工艺成熟等特点，在桥梁加固工程中得到了广泛的应用。因此，对粘贴钢板施工技术进行分析，明确技术操作要点有利于提升桥梁加固工程的整体效果。

1 粘贴钢板加固技术适用条件及优势

1.1 技术适用条件

对于粘贴加固技术来说，该技术在钢筋混凝土结构受弯、受拉以及偏心较大的情况下进行加固施工，同时该技术在施工温度在-20～60C 之间、相对湿度不足70% 且没有化学腐蚀的条件下应用效果最佳。粘贴钢板加固技术适用条件为：混凝土标号无法满足要求，必须通过加固方式提高结构的强度性能；路面结构的荷载集中位置需要进行加固处理；火灾后梁体结构损坏需要加固处理；减震加固处理；柱轴压超出标准。

1.2 技术优势

其一，设计方案简单、操作方便、加固施工效果良好、使用范围较广。

其二，不需要改变结构形式，不会对结构的荷载产生不利影响，在加固环节只需要利用原有的结构就能实现加固处理。对于原结构的抗弯、抗剪性能增加效果较为明显，通过加固以后能提高原结构总体性能提升。

其三，通过粘贴钢板加固技术的应用，桥梁结构的含钢量得到增加，桥梁原有结构抗拉能力得到增强，能够提升桥梁抗荷载能力。

其四，结构胶强度应满足要求，从而提升钢板粘贴质量，让受力条件得到改善，达到加固施工性效果。

其五，在桥梁加固中采用大面积粘贴钢板加固技术，能够对原有的混凝土结构进行全面保护减小混凝土裂缝发生概率，在一定的范围内提升原有结构的抗裂能力。

2 粘贴钢板技术应用原则

在桥梁加固工程中粘贴钢板加固技术应用，需要按照以下原则进行施工，从而保证桥梁加固效果符合设计要求。

2.1 可行性原则

在桥梁加固工程中，并非所有桥梁病害问题都可以粘贴钢板加固施工技术进行处理的，一般来说，对受力作用引起的病害问题，采取该加固技术取得的效果比较好，而对混凝土构件强度在C15 范围时采取该技术取得的效果不好。因此，在加固技术应用时需要遵循可行性原则进行施工，如此才能发挥出粘贴钢板加固技术的作用价值。

2.2 细节控制原则

在桥梁加固工作中，采用粘贴加固技术需要按照细节控制原则进行施工。在加固环节需要规范加固工艺流程，明确施工标准做好施工过程现场的质量控制。同时，在粘贴加固技术应用时还需要按照施工条件做好施工温度控制，一般而言施工环境的最佳湿度要控制在70% 以内，施工温度要控制在-20C～60C范围内。

3 工程概况

该桥梁项目总长度68.5m，上部结构设计为25m+25m+25m 三跨连续钢筋混凝土梁桥。随着当地经济高速发展，超载超限车辆数量持续增多，对桥梁产生过大的冲击和影响，已无法满足正常运行的要求。因此，为了满足桥梁承载能力要求，2010年，江西省宜春市公路事业发展中心丰城分中心对该桥梁实施加宽设计，在设计阶段考虑到加宽位置与原有桥梁位置保持一致，故将两侧人行道调整为中央分隔带。但多年后原结构的承载性能已无法满足车辆运行荷载要求，此后桥梁管理部门对原桥梁结构进行运行情况分析，发现主梁底部结构出现风化、碳化、剥落、钢筋锈蚀等严重问题，桥梁结构性能下降明显，支撑端部位的斜向裂缝宽度损坏严重，主梁跨中周边区域梁底产生裂缝。

经过技术人员分析，由于当时设计的强度指标与刚度指标满足不了实际要求，加之在超载超限的影响使得交通荷载不断影响下，进而出现不堪负重的现象。管理部门以专家的综合分析最终选择使用粘贴钢板技术对原桥梁结构进行加固施工，以期提升桥梁总体性能。

4 桥梁承载能力影响因素分析

4.1 设计影响

该桥梁在设计的过程中由于设计方案不完善、计算数据偏差大问题存在，这就导致工程在施工中出现工程质量问题。

4.2 施工图纸不完善影响

在设计施工图纸时，对于一些结构较为细致的部位相关的参数表明不够详细，这就导致施工时出现施工误差问题。例如在钢筋布设时，由于钢筋接头的细节标准不到位，这就给工程开展造成一定的影响。此外，支座钢筋预埋深度不合格等情况，也会对工程质量产生影响。

4.3 计算错误影响

在桥梁加固设计的过程中一旦存在计算错误的情况，就会导致桥梁存在安全隐患。例如在测算混凝土受到二次应力、拱桥卸载徐变、干燥收缩参数时，若设计人员能力不足、计算数据出现偏差或特殊部位处理不当均会导致安全事故。

4.4 结构不合理影响

确定桥梁设计方案时应综合分析当地的经济条件、水文状况、施工技术等因素，选择最佳的设计方案。应选择合适的桥梁结构形式和截面尺寸，做好墩高处理、桥梁跨径划分。但是从现状分析可以了解到，在桥梁结构设计的过程中由于没有做好相关结构形式以及截面尺寸的优化设计，导致相关的结构质量下降，桥梁建设完成以后在受到车辆荷载以及环境因素影响下就会出现各种病害问题。

4.5 施工技术影响

施工技术也是影响工程质量的原因之一。比如，在桥梁基础结构施工时，若采用钻孔灌注桩技术施工，在技术操作环节对于钢筋的布设或混凝土浇筑控制不当都会对桥梁工程质量造成影响。再如，在上部结构施工时模板安装不到位容易出现混凝土浇筑漏浆等情况，此类问题出现也会给工程的质量埋下隐患。

4.6 外界因素

车辆持续性碾压作用，交通事故发生后产生碰撞的影响，周边地质结构发生沉降、地震灾害、泥石流灾害等情况，都将对桥梁结构产生严重的破坏和影响，进而出现结构损坏严重、承载性能下降等问题，给桥梁的正常运行带来负面影响。

5 加固方案设计

桥梁加固方案制定之前，需要对桥梁病害类型进行分析，在掌握桥梁加固要求的基础上选择强度相对较差的边幅桥进行试验分析，对桥梁结构荷载试验检测，在此次工程中采用2 辆重量为420kN 的三轴载重汽车进行试验。试验环节按照1∶2∶2 的比例分配前后轴重进行检测，试验结果显示：原桥梁结构的偏载最大弯矩为181.1kN·m，设计荷载为168.7kN·m，静载效率为1.067kN·m。

同时，考虑桥梁主跨位置存在的裂缝问题，为了提升桥梁中跨的抗弯能力，在加固处理中应使用1 层4mm 厚和2 层6mm 厚的钢板分别粘贴到主梁侧面与副梁底面，保证各个结构部位的强度性能与承载性能合格。

在此次加固方案中，为了能够确保加固位置抗压强度、耐久性和弹性性能满足施工要求。采用了性能优越的钢板，钢板的强度为343MPa。由于黏结面板的黏结强度在一定的范围上受到黏结剂性能与加固位置的影响，因此在该工程加固中选择了高等级的黏结剂，同时混凝土强度控制在C15 等级以上。此外，原桥面主梁侧面粘贴加固施工过程中，钢板宽度不超过梁体高度1/3 即为合格。粘贴加固点之外的钢板锚固长度须符合设计要求，受拉区锚固长度为600mm以上，承载能力为600t 以上，锚固区域内布置U 型螺栓。

6 加固施工工艺

6.1 施工准备及粘贴面处理

在粘贴钢板施工之前，针对存在露筋与保护层脱落的问题，须将其松动处理而后再进行凿除，凿除的过程中首先将锈蚀的结构清理干净，而后用强度性能较高的混凝土材料修补。粘贴加固开始前，需要对裂缝进行处理，而后通过钉锤将裂缝两侧2cm 范围内杂物清理干净，将裂缝的开口位置制作为4cm 宽度的V型槽，使用钢刷、空压机将其清理干净，再使用干净棉布蘸丙酮溶液擦洗，待干燥后灌入改性环氧砂浆材料进行填充。最后，将原桥梁结构表面清理完毕后进行粘贴钢板施工，操作过程中为保证表面没有污染物，使用角磨机将表面1～2mm 结构清除掉，然后使用找平胶填补凹陷。

6.2 加压固定系统

在该桥梁加固工程中，加固系统主要是由千斤顶、顶杆、垫板等设备组成。加压固定施工过程中需要使用足够的压力，并将其他部分的荷载卸除确保钢板与被加固的部位同时承载、共同受力。此外，副梁加压固定系统主要由角钢结构与垫板以及膨胀螺栓组成，在该系统使用之前，需要做好加固结构螺栓孔位的控制从而提升钢板的紧固性。此外，等到系统部署完毕以后，利用螺栓抗剪力实现副梁梁体与粘贴钢板的共同受力，从而在最大层面上将补强效果发挥出来。

6.3 粘贴剂配置

在此次项目应用的环氧树脂黏结剂配比为：环氧树脂∶二丁酯∶乙二胺∶水泥=100∶10∶6∶300～400，同时加入一定比例的丙酮。制作时先加入环氧树脂与二丁酯，搅拌到无黏结后加入水泥再搅拌到糊状后加入二乙胺，搅拌均匀即完成黏结剂的制作。

6.4 钢板粘贴

在桥梁加固的过程中，首先进行表面加固处理，处理结束后在表面涂抹一层20mm 的改性环氧树脂黏结剂。涂抹结束后进行表面加固处理，施工环节为了保证多余的环氧树脂胶浆可以顺利施工，可以选择拧紧螺栓方式增加压力提升粘贴密实度。最后待达到密实度的要求后，在粘贴好的钢板表面均匀涂抹一层环氧砂浆，厚度以20mm 为宜，再粘贴第二层钢板。值得注意的是，为了使粘贴加固质量合格，应先利用钢丝刷清理螺栓表面，并且在环氧树脂材料罩面涂抹两层防锈漆做好防护处理，这样才能提升粘贴钢板的质量。

6.5 粘贴加固效果检验

粘贴钢板的粘贴性能非常高，在粘贴施工时饱和度可以达到100%。因此在进行加固部位检测时可以通过小锤轻敲，利用声音判断是否存在问题，同时也可以选择超声方法检测，查看是否存在质量问题。在该工程中主要是选择了超声检测方法进行检测，通过检测发现此次桥梁中加固结构并未出现问题，锚固范围内有效黏结面积达到设计标准，相关参数为93.4%，非锚固范围内有效黏结面积为82.1%，相关参数达到设计标准的要求。主梁结构部分级加载好荷载检测参数见表1。

表1 主梁荷载检验结果对比

应变挠度技术指标检验系数相对残余度变形（%）检验系数相对残余度变形（%）17.6 5.4加固后加固前1.17 0.48 21.8 4.3 0.86 0.31

从表1 可以看出，钢板粘贴加固以后主梁残余变形降低明显，表示该结构的弹性性能恢复效果良好。同时应变系数、挠度系数都有所降低，这说明主梁结构承载性能符合要求，满足公路桥梁-Ⅰ级荷载的标准。

7 结语

综上所述，在桥梁加固工程中采用粘贴钢板加固技术可以改善桥梁病害问题，能够在一定的范围内提升桥梁结构的质量。但是需要注意的是，粘贴钢板加固技术的适用范围是有针对性的，并不是适用于各种桥梁病害问题。所以，在今后的研究中，需要加大力度对粘贴钢板加固技术进行研究，通过查看国内外先进案例采取科学的施工方案进行施工，同时还可以引进一些新的技术措施，提升粘贴钢板加固技术的应用效果，这样才能为桥梁加固工程奠定良好基础。