粘鋼法加固橋梁機(jī)理與應(yīng)用淺議

蒙 建 軍

(山西省朔州高速公路有限責(zé)任公司，山西 朔州　036000)

1　概述

粘貼鋼板加固法是將鋼板應(yīng)用特殊制作的粘合物質(zhì)粘貼在混凝土的表面，以提高混凝土的承載能力。鋼板在混凝土中的應(yīng)用，相當(dāng)于加了一部分鋼筋，并且相比鋼筋來(lái)說(shuō)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，以及節(jié)省經(jīng)濟(jì)開(kāi)支并且施工簡(jiǎn)單等諸多的優(yōu)點(diǎn)，是比較常用的一種橋梁加固方式。此外，粘貼鋼板加固法還可能對(duì)橋體造成一定的傷害，因此在工程的施工過(guò)程中，一定要注意施工的操作規(guī)范。

2　力學(xué)特性與加固機(jī)理

2.1　粘貼結(jié)構(gòu)梁受到破壞

粘貼鋼板加固法有其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。由于各種原因，粘貼鋼板加固板有破壞時(shí)，梁底粘貼鋼板可以適應(yīng)屈服的變化，達(dá)到屈服強(qiáng)度。在一定負(fù)荷范圍內(nèi)，隨著負(fù)荷的增加，橋梁中原來(lái)的鋼筋屈服，鋼板也隨著達(dá)到屈服的狀態(tài)，隨之而發(fā)生改變的是混凝土被破壞壓碎。除此之外，還有試驗(yàn)證明梁底的鋼板并沒(méi)有達(dá)到屈服強(qiáng)度，出現(xiàn)破壞的是鋼板和混凝土之間剪切變大，造成固梁破壞，這種破壞是突然發(fā)生的，是由于鋼板和混凝土之間粘結(jié)突然撕脫，鋼筋承受壓力驟升，突然進(jìn)入強(qiáng)化過(guò)程出現(xiàn)脆性破壞。

2.2　粘鋼加固梁的受力分析

粘鋼加固梁的受力情況較其他受力情況特殊，在對(duì)其進(jìn)行分析的時(shí)候發(fā)現(xiàn)加固梁鋼板相對(duì)于鋼筋來(lái)說(shuō)有應(yīng)力滯后現(xiàn)象，因此在受到外力破壞時(shí)，鋼板能夠達(dá)到屈服度，所以因?yàn)橥饬Χ斐杉庸塘浩茐牡脑蛴幸韵聨讉€(gè)方面：

1)錨固長(zhǎng)度不夠。

鋼板的拉力只是依靠一面的粘結(jié)應(yīng)力來(lái)維持平衡，但是鋼板的合力與粘結(jié)應(yīng)力不在一條直線上，而是形成了一個(gè)力偶，使鋼板變形。所以要保持原狀，應(yīng)該加長(zhǎng)錨固的長(zhǎng)度。

2)粘合劑的質(zhì)量有問(wèn)題。

鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力的強(qiáng)度也是加固梁的重要方面，所以要選擇好的粘結(jié)劑，不同的廠家，做工不同，生產(chǎn)的粘結(jié)劑當(dāng)然也有不同，質(zhì)量不好會(huì)使鋼板撕脫，所以購(gòu)買粘結(jié)劑時(shí)應(yīng)該有一個(gè)檢測(cè)，檢測(cè)粘結(jié)劑的強(qiáng)度指標(biāo)不應(yīng)該低于混凝土強(qiáng)度，才能夠有效的防止加固梁破壞。為了防止粘合劑質(zhì)量問(wèn)題，在購(gòu)買之前一定要做好相關(guān)調(diào)查，保證粘合劑不會(huì)影響鋼板發(fā)揮作用。

3)施工質(zhì)量有問(wèn)題。

加固梁損壞與施工質(zhì)量是密不可分的，加固構(gòu)件結(jié)合處理以及鋼板的粘合都是極其關(guān)鍵的，粘貼和固定加壓時(shí)應(yīng)該保證粘貼結(jié)實(shí)，不然很容易出現(xiàn)受力撕脫，所以施工方一定要認(rèn)真粘鋼加固。施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁修補(bǔ)后功能恢復(fù)，如果施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不僅對(duì)橋梁的破損沒(méi)有幫助還會(huì)加劇橋梁破壞。因此施工質(zhì)量尤其重要，要選擇經(jīng)驗(yàn)豐富，施工技術(shù)好的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行橋梁的修補(bǔ)。

2.3　此工程的基本情況

此立交橋共有四層，總長(zhǎng)度為3 660.9 m，橋梁一共有18座其中有主線橋梁兩座。通過(guò)對(duì)此立交橋的分析發(fā)現(xiàn)：主線橋梁主要存在有些大板梁底板出現(xiàn)縱向的裂縫、部分板梁底板的鋼筋大面積的暴露，以及板梁內(nèi)積水等問(wèn)題。而其他的匝道橋主要存在混凝土剝落、松散、露筋等、支座局部懸空以及少數(shù)幾個(gè)墩伸縮縫縫寬比較大等問(wèn)題。當(dāng)橋體出現(xiàn)上述的情況時(shí)，就應(yīng)該對(duì)橋梁進(jìn)行必要的加固與維修。

2.4　加固設(shè)計(jì)

在實(shí)際的操作中，可以采用粘貼鋼板的加固方法對(duì)該橋進(jìn)行加強(qiáng)牢固程度的處理，修復(fù)橋體的損害，提高橋體的承載的能力。在箱梁底板下緣和腹板外緣這兩個(gè)部分粘貼多條鋼板，鋼板的規(guī)格為:寬120 mm、厚6 mm、間距為300 mm。

首先要先驗(yàn)算出橋體在持久狀況條件下對(duì)重量的承載能力的極限狀態(tài)。之后，再根據(jù)相關(guān)制度的有關(guān)規(guī)定，對(duì)極限狀態(tài)下可能產(chǎn)生的裂縫的寬度進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)過(guò)幾次不同的驗(yàn)算之后，我們可以得出以下結(jié)論：在橋梁的承載能力處于極限狀態(tài)時(shí)，加固后橋梁的承載能力、裂縫寬度以及橋梁的剛度都符合預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。

在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理和材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體的計(jì)算公式如下所述：

εs=εs0+0.9εay>εy；

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C50時(shí),則:

2.5　加固處理

實(shí)際運(yùn)用粘貼鋼板法進(jìn)行加固時(shí)經(jīng)常需要做到的控制施工的方法為：加固處理的施工過(guò)程主要是：修補(bǔ)裂縫和混凝土破損處，然后是貼合鋼板。因施工地點(diǎn)為比較高的大橋，所以在吊籃上施工一定要有足夠的安全措施，然后一切準(zhǔn)備齊全就開(kāi)始進(jìn)行以下兩部分施工：準(zhǔn)備粘貼鋼板和粘貼鋼板過(guò)程。

通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)準(zhǔn)備粘貼鋼板：

1)檢查和確認(rèn)橋梁的裂縫和堅(jiān)固程度；

2)處理和封閉配件表面的縫隙，并且對(duì)其進(jìn)行灌膠；

3)清除混凝土表面缺陷部位堅(jiān)硬的骨料便可以露出，保證該部位是相對(duì)干凈的不會(huì)影響修補(bǔ)效果；

4)在經(jīng)過(guò)鋼刷去刷除銹的方法來(lái)去除鐵銹然后露出新鮮金屬，直接刷鋼筋保護(hù)劑，涂1層或者2層。

3　粘鋼法加固的優(yōu)勢(shì)與試用條件

作為應(yīng)用在鋼筋混凝土加固增強(qiáng)的一種新的技術(shù)方法，它與包鋼技術(shù)相比有明顯優(yōu)勢(shì)，粘鋼法不需要焊接，降低了對(duì)技術(shù)的要求和施工的難度。在加固過(guò)程中將鋼板與混凝土用高粘度劑固定，避免焊接的麻煩。鋼板和混凝土共同受力，提高受力程度。同時(shí)還可以根據(jù)具體橋梁損害部位決定鋼板的粘貼形式，確定鋼板粘貼位置，以便鋼板發(fā)揮作用。粘鋼加固在損害部位補(bǔ)充缺陷，承受過(guò)多的壓力，使橋梁不容易變形，從而達(dá)到抗彎抗壓的性能。適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件。但是該方法有一定使用條件，空氣溫度5 ℃～60 ℃，相對(duì)濕度不大于70%及無(wú)化學(xué)腐蝕的情況下采用。溫度過(guò)高過(guò)低以及當(dāng)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C15時(shí)，不宜采用本法加固。

4　結(jié)語(yǔ)

粘鋼加固法作為當(dāng)今社會(huì)橋梁修補(bǔ)最常用方法，已經(jīng)得到巨大的成效，被人們認(rèn)可。在粘鋼法橋梁加固中還存在許多問(wèn)題，比如，粘鋼法的使用范圍，粘鋼法的弊端，這些問(wèn)題需要我們想出解決辦法。提高粘鋼法的利用，進(jìn)一步推行粘鋼法的使用是我們未來(lái)研究方向。

參考文獻(xiàn):

[1]欒好發(fā).粘貼鋼板加固鋼筋混凝土T梁抗彎模型試驗(yàn)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

[2]李開(kāi)煜.鋼板粘貼補(bǔ)強(qiáng)法在公路橋梁上部結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用[D].大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003.

[3]黃勤.粘鋼加固鋼筋混凝土梁受力機(jī)理研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，1996.

[4]王國(guó)鼎，袁海慶，陳開(kāi)利.橋梁檢測(cè)與加固[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]劉自明，王邦楣.橋梁工程檢測(cè)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2002.

[6]劉仁旭，汲紅旗．公路隧道的光面爆破[J].公路，2014(10)：11-13.