浅析桥梁加固粘贴钢板的质量控制

浅析桥梁加固粘贴钢板的质量控制

朱文凯

朱文凯

东莞市石龙镇规划管理所

摘要：由于交通事业的快速发展，加上大量超载车行驶，桥梁出现承载能力下降等问题。此外，由于设计及施工的缺陷，使新建成的桥梁的承载力难以满足设计及规范要求。为了充分利用现有桥梁，采用桥梁维修加固的方法提高桥梁技术水平，并提高承载力，可满足目前的交通要求。桥梁维修加固方法主要包括粘贴钢板、加大截面、粘贴纤维复合材料、体外预应力、改变结构体系等。

关键词：桥梁加固；粘贴钢板；质量控制

1桥梁概况

某大桥上部结构为混凝土简支T梁桥，其跨径组合为5×20m，桥宽23.3m，双向六车道，由左中右3幅桥组成，其桥宽分别为6.9m、9.0m、7.4m。桥面横向布置为0.2m（栏杆）+1.2m（人行道）+20.5m（机动车道）+1.2m（人行道）+0.2m（栏杆）=23.3m。每跨由15片梁高为1.5m的T梁组成；T梁采用C35混凝土，桥面铺装层采用25cm厚C30混凝土。根据2006年由东莞市交通规划勘察设计院恢复的施工图纸可知，该桥设计活载为汽车-20和人群荷载3.0，验算荷载为挂车-100。

2粘贴钢板技术原理

粘贴钢板技术是桥梁加固中常见的一种加固技术，通过采用环氧树脂或建筑结构胶，将钢板和中间材料粘贴到桥梁结构比较薄弱的地方，从而与桥梁结构共同承受外部荷载，提高了桥梁结构的承载力和刚度，改善了桥梁结构的受力状况，避免了桥梁裂缝的出现。

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。该加固方法可发挥材料的高强度，对构件受压区混凝土、受拉区钢筋的应力改善作用明显。粘贴钢板加固法适用于提高梁的承载力和整体刚度。采用粘贴钢板法进行加固设计时，需要作如下假定：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模量的乘积；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黏结剥离破坏。实际上，《混凝土结构加固设计规范》（GB50367—2013）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给出了第二界限破坏的临界条件。

3粘贴钢板加固施工

3.1材料

灌注钢筋结构胶的选用：粘钢封边胶采用封边#101胶，其主要设计指标要求为粘度应小于650mPa·s，抗弯强度必须大于65MPa，钢-钢粘结抗拉强度必须大于35MPa。钢-钢拉伸剪切强度必须大地16MPa。植筋锚固件的选用：采用植筋胶#101，胶粘剂采用A级胶，不得使用以水泥和微膨胀剂为主要成分配制的锚固剂作为粘结材料。钢板、钢筋、螺栓应满足《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）的规定。本工程加固用钢板材质为Q235-B。

3.2混凝土及钢板要求

3.2.1混凝土表面裂缝的处理

在进行粘贴钢板前，先期进行裂缝封闭或灌缝工作，处理完成且达到养护时间后，再清理粘贴钢板的混凝土区域。

3.2.2混凝土表面的处理

根据设计施工图，放出粘贴钢板位置线。对粘贴区域混凝土表面进行凿毛处理，直至坚实的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面[4]，表面不平处用尖凿轻凿整平，用电动钢丝刷清除表面浮浆，剔除表面疏松物，再用压缩空气吹净表面粉尘，用丙酮擦拭表面。

3.2.3混凝土破损修补的处理

对外露构造露筋进行除锈，并喷涂阻锈剂，混凝土缺陷采用环氧树脂砂浆修补并抹平。确保灌注粘贴钢板基面平整、干净及粗糙。

3.3钢板加工处理

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进行切割，确保切割表面光滑，没有毛刺和缺口。对钢板的黏合面进行打磨，打出一定的粗糙度。打磨的纹路应该与钢板的受力方向垂直。应该按照设计图给出的锚栓孔位置安装膨胀螺丝，必要时可以稍微移动位置，避免打到混凝土里面的钢筋。最后将钢板粘贴在混凝土的表面，并且用锚栓固定，再焊接成一个整体。

3.4粘贴钢板

用抹刀将胶黏剂同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板贴合面。应该从中间到两边涂抹胶黏剂，并且从钢板的位置沿着贴面轻敲，通过声音来判断是否存在空洞。如果有空洞，应该进场重新粘贴。钢板粘贴密实后，用锚栓固定，加垫片，紧固螺母，交替拧紧各加压锚栓（按由内向外、由中间向两边的顺序），加压固定的压力以不小于0.5MPa为宜，使多余的胶黏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，在钢板底端粘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，检查钢板下胶黏剂的饱满度，若发现胶黏剂不足，应及时松开锚栓，从钢板侧面把胶黏剂填塞到空隙处，使钢板平整紧贴。

3.5加压

选择晴朗、干燥的天气操作；压注粘结剂前首先将主剂和固化剂充分混合，然后倒入压力罐内；压力罐出胶口和设置在钢板上的注入口用透明塑料软管连接，接口处绑扎密实，通过给压力罐施加低压，将罐内粘结剂压入钢板与混凝土之间的空隙中；涂胶饱满程度检查，待注胶的注入座四角透气管均开始流胶时，封闭透气管，并取下透明胶管，用封堵管封堵注入座，开始下一注入座位置的灌胶。

3.6制定有效的现场检验方法

采取在桥涵混凝土表面粘贴钢片试件，进行正拉黏结强度拉拔试验，这只能检验现场原材料性能和加固工艺水平，并不能真正检验实际粘贴钢板的加固效果。应制定出有效的现场检验方法，否则应加强现场监督，确保施工单位完全按照检验合格的工艺进行加固。

4注意事项

粘贴钢板加固时混凝土表面含水率不宜大于4%。粘贴钢板加固时应卸除荷载，桥面不能有活载。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。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。

结论

粘贴钢板加固是广泛采用的桥梁病害加固方法，具有实施简单、加固效果好、施工工艺简便等特点。粘贴钢板加固的基本机理是将病害处受力转移到高性能钢板上，其先决条件是钢板与病害处构件的紧密贴合。本文以江门市荷塘西江大桥引桥16mT梁的病害加固为背景，在分析病害特点的基础上提出采用粘贴钢板加固措施，取得了良好的效果，并对加固桥梁性能进行了系统评估，形成了粘贴钢板加固方法评定体系，可以为类似病害桥梁的粘贴钢板加固及实施提供方法参考。

参考文献：

[1]杜少伟.对目前桥梁维修与加固方法的探讨[J].交通世界，2016（13）：74-75.

[2]张建明，汪文清，李德月.粘贴钢板法加固混凝土桥梁技术[J].公路交通科技（应用技术版），2017（10）：38.

[3]张银华.腹板粘贴钢板加固法实桥试验分析[J].内蒙古公路与运输，2017（4）：36-38.

[4]周泳涛，鲍卫刚，刘延芳，贾界峰，赵井卫.桥梁加固工程关键技术研究[J].桥梁建设，2010，06：49～52.