粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應用

柳　斌

(新疆立弓交通勘察設計研究院，新疆　烏魯木齊　831401)

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粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應用

柳斌

(新疆立弓交通勘察設計研究院，新疆烏魯木齊831401)

柳斌(1989—)，助理工程師，研究方向：公路橋梁、涵洞設計及橋梁檢測。

摘要：粘貼鋼板加固法能夠使橋梁構件薄弱部分與存在缺陷的部分得到改善、構件的裂縫擴展得到抑制。文章結合具體的空腹式拱橋加固項目，探討在橋梁加固施工建設中粘貼鋼板法的施工工藝和設計要點，以期對類似工程起到借鑒作用。

關鍵詞：粘貼鋼板法；橋梁加固；空腹式拱橋；應用

0引言

多數的橋梁隨著使用時間的加長，逐漸出現老化、承載力下降、陳舊等問題，另外，設計和施工中存在的缺陷，也使得新建成的橋梁的承載力難以完全滿足設計的規范和標準。但由于重新建造橋梁需較大資金和時間、人力投入，并且會對正常的交通運輸造成影響，所以，一般是通過對橋梁進行修復加固的辦法來解決其承載力問題。粘貼鋼板法是一種常用的加固補強方法，其是指在鋼筋混凝土等構件的表面上粘貼具有較大抗拉強度的材料，使之與構件形成整體，使得混凝土整體和薄鋼板能夠協同工作，從而使鋼板具有較高的抗拉性和抗剪性，能夠使構件薄弱部分與存在缺陷的部分得到改善、構件的裂縫擴展得到抑制。本文將結合具體的空腹式拱橋加固項目，簡要探討粘貼鋼板法的施工工藝，及其在施工中的具體操作。

1概況

本橋梁工程是某公路施工的一個部分，其具體的施工設計荷載均為掛-80、汽-15或掛-100、汽-20，設計使用年限70年，目前主要存在的問題是對該橋梁進行加固工程時所需粘貼材料的配置和施工方法的難度系數。對橋梁的施工主要是采用環氧砂漿粘貼鋼板進行增加橋梁的強度；在橋梁的背面主要用鋼纖維加混凝土進行加固處理。

2施工準備

(1)加固施工中必須使用具有一定的彈性、較好的耐久性和粘貼強度高的粘貼劑。

(2)加固施工中最好是使用3號鋼或6號錳鋼，并且鋼板和焊縫都必須具有《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)規定的設計強度值。

(3)除了粘貼劑本身的強度會對粘鋼加固結合面的粘貼強度有影響之外，絕大部分都取決于被加固材料的強度，因此，采用什么強度的基礎材料至關重要[1]。

(4)在加固施工中，一般采取梁側粘鋼加固受壓區的粘鋼，并且鋼板的寬度需小于梁高的1/3。

(5)錨固長度具有一定的構造要求：在受壓區內，粘貼鋼板的錨固需>160 t且長度>480 mm；在受拉區內，粘貼鋼板的錨固需>200 t且長度>600 mm。

(6)為有效地延緩粘貼劑的老化和減少銹蝕鋼板，需密封鋼板的表面，并進行防水防腐處理。

3工藝及措施

3.1一般程序

搭架→清理主拱面、去除鋼板銹跡→清洗→鉆孔→涂膠→對第1層鋼板進行粘貼→固定上膨脹螺栓→去除鋼板銹跡、清洗→刷膠→對第2層鋼板進行粘貼→膨脹螺栓固定→去除鋼板銹跡、清洗→刷防銹漆、面漆2道→拆架清理現場[2]。

3.2具體措施

(1)配制環氧砂漿。為保證環氧砂漿的質量，根據本工程的具體情況，經相關試驗后確定其環氧砂漿配合比如表1所示。

表1　環氧砂漿配合比數值表

(2)清理主拱面。清理主拱面是一道較為重要的施工工序，因此需要認真清理。但是由于石拱橋的表面不平整，其表面有較大的風化痕跡，所以清理石拱橋存在較大的難度。為保證其具有較好的粘貼質量，需要對粘貼的表面使用多臺電動合金磨光機磨平，并將粘貼表面的風化層清除干凈。對于粘貼表面部分破損的部分，需要先對其進行鑿毛再使用高強砂漿進行修復。

(3)清除鋼板的銹跡。在進行粘貼之前，為了保證質量，需要采用特殊的電動鋼刷對已生銹的鋼板進行處理，主要是進行打磨，打磨到露出金屬的光澤，然后涂抹環氧砂漿。這樣做是為了更好地對鋼板進行防護[3]。

(4)清洗主拱、鋼板的表面。在打磨完鋼板和主拱的表面之后，為了將其表面的浮塵和雜物清除，需要使用丙酮清洗其表面。

(5)鉆孔安裝膨脹螺栓。首先在主拱面上進行放樣，接著使用電鉆準確無誤地鉆孔，為了保證安裝鋼板符合設計的要求標準，鉆孔的誤差需要控制在2 mm以內。具體的施工過程為：①為了確保每平方米的區域內會有6～8個直徑8 mm的膨脹螺栓，需要按照縱橫40～50 cm的間距在粘貼鋼板的表面上進行鉆孔施工；②使用混凝土沖擊電錘進行鉆孔，孔深需達到3～4 cm，孔內存在的粉屑需要使用壓縮空氣將其吹凈；③將一定量的環氧砂漿塞到孔中，最后使用錘子將膨脹螺栓輕輕打入其中。

(6)粘貼鋼板。施工過程中所使用的鋼板一般是在工廠中進行加工鉆孔制成，接著將制作成功的鋼板運送到施工現場，送到現場以后，要對鋼板進行處理，主要包括清洗、刷漿，如果鋼板出現生銹現象，還需進行打磨、除銹。在粘貼鋼板時，需要使用特殊的工具，如螺栓、鐵錘等(使用螺栓主要是對鋼板進行壓緊，使用鐵錘是為了敲打鋼板，使兩個鋼板壓得更緊，要把中間多余的粘膠擠出)。粘貼鋼板之后，還需要使用鐵錘沿著粘貼面輕輕地敲打鋼板[4]。

(7)澆筑空腹拱鋼纖維混凝土。施工中所使用的是材質強度>380 MPa的波紋形鋼纖維，該種鋼纖維的設計強度等級是C40。在具體的施工中，要先用特殊的工具，如電動砂輪將拱背所存在的雜質和風化的表層清除至露出新鮮的巖層為止，再用清水洗刷清理，最后澆筑鋼纖維混凝土。澆筑完成后，需對其采取振搗處理，首先用振搗棒，再用平板振搗器，振搗完成后，用振動平板進行振動收面處理。工程結束后，對施工橋梁進行7 d以上的養護。

4檢驗

4.1外觀無損傷檢驗

外觀無損傷檢驗主要是檢驗鋼板的硬度和顏色兩個方面是否符合要求，對于鋼板粘貼的有效面積的檢驗，可以用手錘輕輕敲擊鋼板，鋼板錨固區粘貼的有效面積需>90%，鋼板非錨固區粘貼的有效面積需>70%，滿足以上兩點，則該施工橋梁符合設計的要求。

4.2抽樣加載檢驗

對該施工橋梁進行取樣分析后得出：有效改善了主拱圈受壓區的高度，同時平衡了加固的鋼板和橋梁原有條石的受力協調；通過在主拱圈增加一層鋼纖維混凝土，有效地提高了其剛度，相比施工之前有了較為明顯的改善。

5質量保證措施

(1)本工程施工必須使用符合國家行業標準的鋼材、水泥等加固材料。

(2)施工中所需的環氧砂漿試件需要經過相關專業人員的取樣檢驗，各項檢測指標都符合國家技術標準之后才能使用。

(3)通過對纖維混凝土試件養護7 d后進行抗壓強度測試，強度達到42 MPa，已超過C40鋼纖維混凝土的標準，因此可確保在本工程施工中使用鋼纖維混凝土具有符合設計要求所需的強度。

6結語

橋梁長期運營，其結構會出現不同程度的缺陷，嚴重者不滿足原設計承載力要求，對其采取粘貼鋼板補強處理是較為廣泛的加固方法之一。文章通過結合某公路施工建設項目，針對該橋梁存在的病害問題，采取環氧砂漿粘貼鋼板補強，橋梁的拱背采取鋼纖維混凝土加固，并對各個施工環節提出切實可行的施工控制技術措施。本工程實施效果表明，采取粘貼鋼板法加固橋梁，其施工工藝簡單、工期短，橋梁承載力恢復快，可在同類工程中推廣應用。

參考文獻

[1]史迎青.橋梁加固的研究與應用[D].合肥：合肥工業大學，2010.

[2]李國元，施峰濤，劉漢拾.粘貼鋼板法橋梁加固技術與施工工藝研究[J].商品儲運與養護，2008(3)：87-88.

[3]張建立.粘貼鋼板法加固連續小箱梁橋梁的實例應用[J].華東公路，2014(6)：3-6.

[4]張曉飛.公路橋梁加固上部構造使用粘貼鋼板法的受力分析與應用[J].交通世界(建養.機械)，2012(6)：246-247.

Application of Steel Plate Binding Method in Bridge Reinforcement Projects

LIU Bin

(Xinjiang Ligong Communications Survey and Design Institute，Urumqi，Xinjiang，831401)

Abstract：Steel plate binding reinforcement method can improve the weak part and defective part of bridge components as well as suppress the component crack development.Combining the specific open spandrel arch bridge reinforcement projects，this article discussed the construction technology and design key-points of steel plate binding method in bridge construction reinforcement construction，hoping to play a reference role for similar projects.

Keywords：Steel plate binding method；Bridge strengthening；Open spandrel arch bridge；Applications

收稿日期：2016-02-03

文章編號：1673-4874(2016)02-0074-03

中圖分類號：U445.7+2

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.017

作者簡介