粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應用

丁鵬程

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粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應用

丁鵬程

（安徽交通控股集團養護管理中心，安徽 合肥 230088）

在橋梁的加固方法中，粘貼鋼板加固法能夠提高橋梁結構的承載能力，使鋼板與梁體共同受力，限制裂縫的發展，滿足橋梁的使用需求。通過結合裕溪河大橋加固工程，分析了粘貼鋼板法在橋梁加固施工中的設計方案及施工工藝，以期給類似工程提供借鑒。

大跨徑連續梁橋；粘貼鋼板法；橋梁加固；纖維復合材料

1 概述

由于交通事業的快速發展，加上大量超載車行駛，橋梁出現承載能力下降等問題。此外，由于設計及施工的缺陷，使新建成的橋梁的承載力難以滿足設計及規范要求。為了充分利用現有橋梁，采用橋梁維修加固的方法提高橋梁技術水平，并提高承載力，可滿足目前的交通要求。橋梁維修加固方法主要包括粘貼鋼板、加大截面、粘貼纖維復合材料、體外預應力、改變結構體系等[1]。本文結合裕溪河大橋加固項目，重點研究粘貼鋼板加固施工工藝。

2 粘貼鋼板加固法

針對橋梁承載力不足、縱向主筋出現嚴重銹蝕、主梁出現嚴重橫向裂縫等情況，均可以采用粘貼鋼板法進行加固。該方法采用粘結劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使其與結構形成整體[2]，鋼板具有較高的抗拉性及抗剪性，因此限制裂縫的發展，提高橋梁的承載能力[3]。粘貼加固適用于受彎、受剪及受拉構件。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

裕溪河大橋位于蕪合高速公路K19+402處，全橋共31跨。主橋為（55+85+85+55）m薄壁柔性墩四跨連續剛構橋，單向部分預應力結構，引橋南岸為14跨30 m的T梁，北岸13跨30 m的T梁，全橋共1 096.60 m。橋面鋪裝原設計為10 cm厚的30號防水混凝土。主橋單幅橋面布置為：0.5 m護欄+11 m行車道+0.5 m護欄，2%橫坡，單幅橋面寬為12 m。主橋箱梁底板寬6.4 m，懸臂長為2.8 m，支點梁高4.5 m，跨中梁高2.0 m，頂板厚20 cm，底板由85 cm（支點）變化至20 cm（跨中），梁高及底板厚均為二次拋物線過渡，腹板厚度分4次變化，由支點至跨中分別為45 cm、40 cm、35 cm、30 cm。經檢測，該橋技術狀況評定等級為3類。

3.2 橋梁病害及分析

經檢查，裕溪河大橋主橋的主要病害為：①邊跨合攏段附近底板出現橫向裂縫，腹板出現豎向或斜向裂縫；②中跨合攏段至1/4主跨跨徑范圍內底板出現橫向裂縫，腹板出現豎向或斜向裂縫。

橋梁病害原因分析：①混凝土收縮徐變、溫度作用等因素的影響考慮不足；②結構預應力度偏低，局部腹板尺寸偏小，易出現裂縫；③從現場調查的情況看，沿線車流量大、超重車較多，容易在薄弱處底板、腹板出現橫向或斜向裂縫。

3.3 橋梁維修加固方案

采用體外預應力進行維修加固對主墩的受力影響較大，施工過程中對結構造成一定的損傷，錨固塊施工難度大，對沿線交通影響較大。裕溪河大橋主橋為超靜定體系，目前，箱梁橫向裂縫寬度最大值為0.16 mm，集中分布在中跨、邊跨合攏段附近。因此，加固方案采用粘貼鋼板加固法。

加固設計方案為：對裂縫采用灌縫封閉法；在中跨、邊跨合攏段附近箱梁腹板內側粘貼鋼板，改善腹板主拉應力，提高箱梁腹板抗裂能力；在邊跨、中跨合攏段附近底板粘貼縱向鋼板，提高箱梁底板承載能力。

4 粘貼鋼板加固施工工藝

4.1 混凝土及鋼板要求

4.1.1 混凝土表面裂縫的處理

在進行粘貼鋼板前，先期進行裂縫封閉或灌縫工作，處理完成且達到養護時間后，再清理粘貼鋼板的混凝土區域。

4.1.2 混凝土表面的處理

根據設計施工圖，放出粘貼鋼板位置線。對粘貼區域混凝土表面進行鑿毛處理，直至堅實的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面[4]，表面不平處用尖鑿輕鑿整平，用電動鋼絲刷清除表面浮漿，剔除表面疏松物，再用壓縮空氣吹凈表面粉塵，用丙酮擦拭表面。

4.1.3 混凝土破損修補的處理

對外露構造露筋進行除銹，并噴涂阻銹劑，混凝土缺陷采用環氧樹脂砂漿修補并抹平。確保灌注粘貼鋼板基面平整、干凈及粗糙。

4.1.4 鋼板粘合面表面的處理

用磨光砂輪機對鋼板粘貼面進行除銹和變粗糙處理，打磨粗糙度越大越好。打磨紋路的方向與鋼板長度方向垂直。打磨好后用碎布條沾工業丙酮將鋼板粘貼面擦拭干凈。鋼板接縫雙面焊應滿足規范要求，焊接工作在安裝以前完成，安裝以后嚴禁施焊。

4.2 混凝土鉆孔植筋

4.2.1 鉆孔

我拿出一包向陽煙，抽出一根給他。他耷拉著腦袋，接過來，從一個口袋里摸出一片火柴皮，從另一個口袋里掏了幾次，才掏出一根火柴，劃了幾下，終于劃著了。他狠狠地吃了一口煙。

在需安裝錨固鋼筋（螺栓）的位置用記號筆標做記號；用鋼筋探測儀檢查植筋（螺栓）部位的原混凝土鋼筋位置，以確定鉆孔位置；用沖擊鉆鉆孔（施工中避免對混凝土工作面產生過大的震動，使用電動、氣錘為工作原理的沖擊鉆）；設計與植筋（螺栓）孔徑相對應的鉆頭，鋼筋（螺栓）的鉆孔直徑參照相關的性能指標，用標尺設定為成孔深度；鉆孔時要慢，待鉆頭定位穩定后，再全速鉆進；在頂板上鉆孔，可用水鉆成孔，以減小鉆孔時的振動，防止造成蹦邊破壞，但必須用鑿毛器將孔壁鑿毛；成孔盡量垂直于植筋（螺栓）結構平面，鉆孔中如果遇到鋼筋是主筋時，必須改孔。

4.2.2 清孔與吹孔

植筋（螺栓）孔鉆到設計深度后，用刷子刷落孔壁灰渣；將氣筒導管插入孔底，來回打氣吹出灰渣；用水鉆成孔時，必須等孔內干燥，再用上述方法清孔，并保持孔內干凈、干燥至注膠前；按上述工序需進行刷孔及吹孔各3遍，直至孔內清潔干燥為止。

4.2.3 注膠

注膠前，必須詳細閱讀植筋膠使用說明書，掌握其正確的使用方法，查看膠的有效期，過期的堅決不能使用；當環境、條件（溫度、濕度）不滿足時，應停止施工；檢查植筋（螺栓）孔是否干凈、干燥；當上述條件滿足后，把植筋膠放入膠槍中，接上混合管（必要時接上延長管）。每支膠最先擠出的膠體顏色不均勻的部分（約10 cm）應棄之，見到顏色一致的膠體后再將混合管插入孔底，從孔底向外注入粘結劑，注滿孔洞的2/3，保證植筋（螺栓）后飽滿。

4.2.4 植入鋼筋

將加工好并除銹后的鋼筋輕砸擊至孔底，鋼筋插入要緩慢，防止粘結劑在鋼筋的快速擠壓下噴出，造成鋼筋與膠體不能完全、緊密結合；鋼筋插到孔底后，調整好外露部分的位置，用綁絲或其他方法固定好鋼筋（螺栓），用鋼板條模板定位鋼筋；由下向上進行植筋（螺栓）施工時，應先將內裝結構膠的膠袋或玻璃管埋入植筋（螺栓）孔中，再用電鉆將鋼筋（螺栓）植入，通過鋼筋的擠壓將膠袋或玻璃管破碎，使流出的植筋膠將孔洞填滿，并對鋼筋（螺栓）緊密包裹。

4.2.5 養護

在不低于5 ℃的環境下養護30 min，固化期間防止振動。

4.3 安裝鋼板

現場實際放樣進行鋼板下料，按現場已植埋的螺桿相對間距對所粘貼的鋼板進行配套打孔。預安裝對配套打孔的鋼板按圖紙要求的粘貼順序進行預掛試安裝，檢驗下一步粘貼工作的可操作性。預安裝有困難時，對個別孔進行修孔工作，直至能安裝為止。

4.4 配置結構膠

選擇滿足規范要求的建筑結構膠，按照其配比說明配置建筑結構膠，使用易散熱的寬淺軟塑料（聚乙烯）盆或桶作為容器，容器內不得有水和油污，保持清潔。

先放入質量足夠的甲組料，然后放入與甲組料相應的事先稱好的一定量的乙組料；必須充分拌和，可人工拌和，也可用電動攪拌器，一般以后者為宜，省力且易拌均勻。攪拌應按同一方向進行，避免產生氣泡。攪拌時，應避免水分進入容器。

4.5 封邊

鋼板安裝完畢后，對鋼板封邊，封邊的同時要預留排氣孔，鋼板上預留注膠孔，檢查各封邊質量，達到規定強度以后，用注膠罐以壓縮空氣為動力向鋼板內注膠。

4.6 加壓

選擇晴朗、干燥的天氣操作；壓注粘結劑前首先將主劑和固化劑充分混合，然后倒入壓力罐內；壓力罐出膠口和設置在鋼板上的注入口用透明塑料軟管連接，接口處綁扎密實，通過給壓力罐施加低壓，將罐內粘結劑壓入鋼板與混凝土之間的空隙中；涂膠飽滿程度檢查，待注膠的注入座四角透氣管均開始流膠時，封閉透氣管，并取下透明膠管，用封堵管封堵注入座，開始下一注入座位置的灌膠。

4.7 固化時間及粘貼質量檢查

拌和的建筑結構膠基本固化時間為24 h，但注膠結束后應進行72 h的養護，期間鋼板不得受到撞擊或振動，此后即可受力[5]；在注膠過程中及完成后，及時用小錘敲打鋼板，檢查粘結劑的飽滿程度，如果發現不飽滿，則應重新灌膠。粘結劑的飽滿程度不小于整個灌膠面積的90%.

4.8 切除錨固螺栓頭

螺栓頭的切除必須采用冷切工藝，不得采用氧割或氣割，不得敲擊螺栓頭，以保證鋼板粘貼質量不受影響；螺栓頭的切除必須在鋼板粘貼檢查合格后進行。

4.9 鋼板防銹處理工藝

鋼板外露部分在涂漆前必須除銹，除銹質量等級要求達到Sa2.5級標準，呈金屬光澤，用丙酮擦去油污，并保持干燥。對鋼板表面進行嚴格處理后，采用熱噴涂層方式進行防腐處理，防腐涂層的組成為：2×80 μm特種環氧底漆（WH-20）+35 μm冰灰環氧中漆一道，（WH-30）+2×80 μm冰灰聚氨酯-丙烯酸面漆一道（WH-50）。

5 結束語

粘貼鋼板法在橋梁維修加固工程中具有優勢，通過結構物表面與鋼板緊密結合共同承受外荷載，限制裂縫的發展，改善了橋梁受力狀態，提高了橋梁的承載力和通行能力。施工中又有較多影響鋼板加固效果的因素，比如混凝土結構物表面和鋼板粘合面表面的處理效果、建筑結構物膠的質量及配比、植筋螺栓深度、防銹油漆的選用等，都將嚴重影響加固效果。因此，在施工中要加強對施工質量的監管，確保粘貼鋼板發揮作用，達到加固效果。

［1］門廣鑫.粘貼鋼板在舊橋加固中的應用［J］.北方交通，2015（04）：10-17.

［2］柳斌.粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應用［J］.西部交通科技，2016（02）：74-76.

［3］楊轉運，劉會，吳漢輝.粘貼鋼板法在橋梁加固中的應用［J］.施工技術，2005（09）：7-10.

［4］黎毅，劉祥.粘貼鋼板在維修加固工程中的應用［J］.低溫建筑技術，2012（06）：78-79.

［5］馮堅田.粘貼鋼板法在舊橋加固工程中的應用［J］.廣東建材，2008（07）：119-121.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0141－02

U445.72

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.141

丁鵬程（1981—），男，安徽合肥人，碩士研究生，工程師，主要從事高速公路養護管理工作。