粘貼加固法在橋梁加固中的應用

許振南（福建省迅捷交通科技有限公司，362000）

粘貼加固法在橋梁加固中的應用

許振南（福建省迅捷交通科技有限公司，362000）

針對目前橋梁結構的維護、修復和加固已經逐漸成為結構工程關注的一個焦點，對粘貼加固法進行了結構不同部位加固的應用分析。通過實際工程纖維材料加固施工案例，粘貼加固法所呈現出的高強度、自重小、施工便捷、適用面廣等特性，發展前景良好。

粘貼加固法；粘貼鋼板法；粘貼纖維增強復合材法（FRP）；橋梁加固施工

1 概述

20世紀70年代以來，我國橋梁建設得到了迅猛發展。在既有橋梁中，鋼筋混凝土梁橋（結構形式包括T型梁、箱型梁及空心板）由于形式簡單、施工方便、適用性強、經濟指標好，為橋梁設計者的首選橋型之一。但是自20世紀80年代以來，大批的現存鋼筋混凝土橋梁在長期的使用后進入功能退化期，出現了不少病害，甚至坍塌［1～2］。對于出現損傷的橋梁結構采取適當的加固處理措施，可使結構一定程度上恢復原有可靠度，并延長使用壽命［3］，這樣做無疑具有重大的社會效益和經濟效益。因此，對現有結構的維護、修復和加固已經逐漸成為結構工程關注的一個焦點，應用前景廣闊。

2 粘貼加固法適用性分析

目前，國內外采用的混凝土結構和構件加固補強的方法包括加大截面法、繞絲法、包玻璃鋼法、外粘型鋼法、粘貼加固法等。其中，粘貼加固法是以結構膠作為膠粘劑，在混凝土構件表面粘結一定厚度的工程加固材料，使之與原結構整體協同受力，從而提高結構承載力及變形能力的一種方法，該方法具有施工周期短、能有效提高構件剛度和抗裂能力等優點，在工程實踐中應用較多。

粘貼加固法適用范圍較廣，在梁底、梁頂及橫隔板等部位均可使用。如混凝土梁正截面承載力不足出現梁底裂縫時，可在梁底粘貼加固材料；當橋梁結構抗剪區斜筋不足時，可在混凝土構件的側面垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼，也可豎向粘貼條狀加固帶或使用U形和L形的箍形加固帶；對墩臺可以采用環箍粘貼等，圖1為T梁橋粘貼加固法補強部位示意圖。

圖1 粘貼加固法補強部位示意圖

粘貼加固法可用材料類型較多，目前常見兩種方法為粘貼鋼板法［4］和粘貼纖維增強復合材法（FiberReinforcedPlastics，FRP）［5］。粘貼鋼板一般厚度為4～10mm，基本不影響加固構件的外形和橋梁凈空，橋梁自重增加很小；纖維復合材料自重很輕，厚度為0.111～0.167mm，不超過3層，同時施工簡便，對整個加固結構重量及橋下凈空的影響可以忽略，表1給出了常見分類及各自優缺點。

錨栓鋼板加固法［8～9］是近年來新開發的一種粘貼加固技術，該法采用高強度的抗剪錨栓將鋼板固定于混凝土構件表面，與普通的粘貼加固法相比，能有效減小或消除加固板材與混凝土之間的剝離脫落現象。錨栓-鋼板加固系統在實際工程應用中，對于錨栓與鋼板的連接必須要求錨栓與鋼板孔徑側壁之間留有足夠的空隙以便安裝，這也導致可能會出現當鋼板受力開始產生位移或變形時，一部分的錨栓還沒有和鋼板孔徑內壁接觸，從而影響錨栓的協同工作能力，大大降低了錨栓鋼板加固法的加固效果。文獻［10］和［11］提出的直接剪切型錨栓鋼板加固系統有效地解決了這一問題，該加固系統可以實現使錨栓桿側與鋼板鉆孔內緣之間能實現緊密接觸，從而保證了群錨的協同工作能力，保證了附加鋼板的錨固性能，從而改善了加固效果。

表1 粘貼加固法的分類及優缺點

3 粘貼纖維復合材法加固橋梁的工程應用

3.1 工程背景

圖2 東埭大橋病害調查情況

3.2 既有病害處理措施

3.2.1 空心板梁縱向及橫向裂縫處理

對于縫寬≥0.15mm的裂縫，先采用裂縫灌注法處理，再進行碳纖維布封閉法處理；對于縫寬＜0.15mm的，直接采用封閉法處理。

（1）裂縫灌注法施工流程

裂縫基面打磨→裂縫封閉→安裝注膠底座→裂縫灌注。

（2）碳纖維布封閉法施工流程

值得說明的是,關于為什么上述斜向垂直環流圈在某一時段能夠形成而在另一時段不能形成的原因則還需進一步探索。

施工準備→卸荷→基面打磨→基面找平→涂刷底膠→涂刷碳布浸漬膠→粘貼碳纖維布→養護→質量檢驗→涂刷防護面膠。

碳纖維布施工方法為沿縱向粘貼一層雙向碳纖維布，沿裂縫兩端各向外延伸50cm長度。在梁板部位存在橫向裂縫的，沿裂縫方向粘貼三層雙向碳纖維布。

3.2.2 墩柱豎向裂縫處理

裂縫處理方式同上。

3.3 施工注意事項

3.3.1 加固適宜環境條件

加固施工宜在5～35℃的條件下進行，相對濕度控制在95%以下。

3.3.2 卸 荷

為減輕和消除新粘貼碳纖維布的應力-應變滯后現象，施工前宜對構件適當進行卸荷，主要通過交通組織限制車輛數量、重量、速度等以減少活載，必要時可以封閉交通。

3.3.3 混凝土表面處理

對于混凝土構件結合面的表面處理，應遵循清潔干燥、宏觀平整、微觀粗糙的原則。將混凝土打磨平整直至露出混凝土結構新面（見圖3），平整度應達到5mm/m，完成后表面應先用硬毛刷沾丙酮或工業酒精刷除浮油污物及灰渣，再用冷水沖洗晾干。混凝土表面有較大麻面或凹坑時，用配比好的浸漬膠和水泥按1：1的質量比攙和攪勻后作為找平膠對凹陷和破損處進行修補找平。另外結構的拐角處需打磨成圓弧狀，圓弧半徑R對于梁不小于20mm，對于柱不小于25mm。

圖3 梁底打磨處理

3.3.4 浸漬膠的配制與涂刷

將加固膠A、B劑按5：2的體積比進行配比，注意保證A、B劑充分混合均勻，用滾筒刷或油漆刷均勻涂抹在粘貼位置。首層底膠宜薄薄地涂抹一層，涂刷加厚膠層時用包布木錘密集地敲實之后，用刮板抹平去除氣泡。若出現孔洞，應對此處涂抹略厚的膠體，待其填實后用刮板刮平，保證表面平整并控制膠體厚度在0.3mm左右。

3.3.5 粘貼纖維布

在膠體適用期內，快速將纖維布嚴密對齊粘貼到浸漬膠體上。粘貼時從中部開始粘貼，向兩側適當用力鋪開，使纖維布不留空隙地與浸漬膠粘合，浸漬膠在布材周圍少量壓擠出為宜。

對于纖維布粘貼的縱橫向接長接寬的搭接長度，受力方向不小于100mm，非受力方向不小于50mm，多層粘貼的搭接位置應相互錯開不小于200mm；搭接位置避開構件應力最大區域。

3.3.6 施工質量檢驗

碳纖維布與混凝土結構之間的粘結質量可用錘擊法進行檢查，要求總有效粘結面積大于總粘結面積的95%。

3.3.7 養護措施

在正常環境下，膠體完全固化達到設計粘貼強度需要7d的養護時間。養護期內，應避免粘貼的碳纖維布受到太陽直射和雨水影響，養護期內覆蓋薄膜以防止灰塵降落。

東埭大橋碳纖維布粘貼加固法處理效果如圖4所示。

圖4 橋梁碳纖維布粘貼加固法處理效果

4 結語

目前橋梁結構的維護、修復和加固已經逐漸成為結構工程關注的一個焦點，粘貼加固法可以應用于結構不同部位加固修復。通過實際工程纖維材料加固施工案例，采用碳纖維布加固法施工簡便、快捷，加固效果好。

［1］陳 梅.大跨徑預應力混凝土箱梁橋腹板斜裂縫研究［D］.西安：長安大學，2001.

［2］日本混凝土工程協會.混凝土裂縫修補及調查［M］.牛清山譯.冶金工業部建筑研究總院技術情報研究室，1981，25.

［3］黃興棣，田 煒，王永維.建筑物鑒定加固與增層改造［M］.北京：中國建筑工業出版社，2008：60～100.

［4］王玉玲，肖緒文，殷惠君.既有建筑結構加固改造技術手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2010.

［5］魯丁坤.玄武巖纖維布預加固鋼筋混凝土梁力學性能研究［D］.華東交通大學碩士學位論文，2015，6.

［6］《四川省建筑科學研究院.混凝土結構加固設計規范》（GB50367）［S］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［7］中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路橋梁加固設計規范（JTG/ TJ22）［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［8］李文盛.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的試驗研究與理論分析［D］武漢：武漢理工大學土木工程與建筑學院，2002.

［9］李英民，韓大剛，林文修.錨栓鋼板加固法抗彎性能試驗及設計方法［J］.工程抗震與加固改造，2006，28（5）：68～71.

［10］劉 輝.抗剪錨栓受剪性能分析及直剪型錨栓鋼板加固梁試驗研究［D］.重慶：重慶大學碩士學位論文，2012.

［11］蒲 琳，直剪型錨栓鋼板加固混凝土梁的抗剪性能試驗研究［D］.重慶：重慶大學碩士學位論文，2013.

U445.7+2

A

2095-2066（2016）29-0197-02

2016-9-30