橋梁加固工程中錨貼鋼板技術應用分析

文/藍賢忠

1 前言

橋梁工程在應用一段時間后就會受到車輛荷載以及環境因素的影響，使自身功能逐漸衰退，導致結構的安全及穩定性不能滿足實際要求。因此，施工單位需要定期對舊橋進行加固處理，以提高它的承載力，使其能夠滿足現代交通的實際需求。在橋梁加固工程施工階段中，錨貼鋼板技術作為一種新型的技術策略，可以提升橋梁的安全性及穩定性，因此對該技術的應用方式進行研究，總結出切實可行的技術方案具有相當的實用價值。

2 錨貼鋼板加固

2.1 錨貼鋼板加固法

錨貼鋼板加固法的主要施工原理是在混凝土結構表面應用專業性異型鉚釘把鋼板直接固定在結構表面上，以保證結構承載性能符合要求，屬于新型加固補強的結構形式。該方式在鋼筋混凝土結構表面加固、補強方面是非常有效的，應用效果非常好，完全能夠達到混凝土結構強度性能的要求。

錨貼鋼板加固法是以粘鋼加固法為基礎研發出的新型技術，直接通過錨貼的方法進行鋼板的加固性處理，能夠保證混凝土結構性能得到提升，滿足承載性能的要求。其與粘鋼法的差異主要是在混凝土表面使用異型鉚釘的方式和鋼筋、混凝土進行錨接施工，讓鋼板和混凝土結構形成整體結構，達到協同運行的要求，為結構總體性能提升起到一定的促進作用[1]。

2.2 錨貼鋼板加固法的優點

在同等條件下使用錨貼鋼板進行加固施工，不僅能夠提升橋梁的抗剪能力，還可以強化整體結構的高度。同時，對橋梁的沿線進行優化，大大提高了整體結構的安全性以及穩定性。該技術在應用的時候具備施工方便、施工質量好等特點，能夠在一定程度上減少外界因素形成的荷載問題[2]。

2.3 錨貼鋼板加固法施工工藝

錨貼鋼板加固法進行施工，先制作鋼板結構，再處理混凝土、鋼板表面，然后制作膠液材料，涂刷膠液材料，最后鉆孔、打鉚釘固定鋼板，加固施工后需進行質量檢驗，以保證結構的性能符合工程的要求。鋼板條在制作時需要結合錨貼鋼板的規格來加工鋼板條，然后在錨接的位置上進行鉆孔，為粘貼鋼板提供基礎條件。鋼板條制作過程應達到平整度的要求。如果制作形成鋼板箍結構，則應該確保其比鋼板箍結構部件的尺寸大1～1.5mm。另外，施工人員還要進行混凝土結構表面的處理，將松散材料全部清理掉，混凝土表面基本達到平整度的要求，并且使用角磨機對鋼板黏結面進行打磨處理，達到平整度標準，然后用鋼絲刷進行表面浮渣清理，不能有任何殘渣存在。

對于有凹陷問題的混凝土結構，應及時修補處理，以達到平整度標準。另外，鋼板表面處理也非常重要，使用磨光機將表面打磨出金屬光澤，然后使用粗砂輪片打磨出粗糙的表面，達到連接性能的要求。制作、涂刷膠液，配制完膠液后，使用抹刀將其涂刷到混凝土表面，厚度為1～3mm 為宜，中間位置厚，周邊位置薄，并且使鋼板黏貼到規定的位置上。鉆孔、打鉚釘進行鋼板的結構固定，鋼板黏貼到規定的位置并進行鉚釘孔打孔施工，將異型鉚釘打入規定位置。

同時，用鉚釘進行鋼板拉伸處理，確保受力達到要求，符合拉緊的標準，然后把鋼板直接固定到加固件表面，膠液從周邊區域內擠出。最后進行質量檢查，各項施工材料均有出廠合格證，并做好現場抽樣檢查。鉚釘需要進行現場抽檢，實驗室檢測后確定單個鉚釘的抗剪能力均超過40kN 才合格，以保證結構性能合格，提高施工質量水平[3]。

3 工程應用

3.1 工程概況

某工程項目是高架橋項目，設計方案中上部結構設計為5×45m 單箱單室預應力混凝土連續梁的結構形式，箱梁結構高度尺寸為3m，頂板結構寬度尺寸為12m，底板結構寬度為5.4m，實行頂推法施工方案。下部結構設計以鋼筋混凝土薄壁墩身、鉆孔灌注樁結構為主。橋梁工程按照平原微丘區地形條件進行設計，為雙向四車道的形式，是當地重要交通基礎設施組成部分。設計荷載：汽-超20，掛-120，車輛行駛速度設計為100km/h。該高速公路項目于1995年投入運營，經過多年的使用，其受到了很多因素的干擾和影響，橋梁結構上部各個跨部分腹板均存有開裂問題，尤其是一些結構發生表面混凝土材料剝離、鋼筋與鋼絞線裸露的情況，需要立即進行加固維修處理[4]。

3.2 病害分析

從該高速公路橋梁項目的病害問題分析發現，其主要包括裂縫、露筋、蜂窩、麻面、鋼筋與鋼絞線裸露等，腹板結構發生嚴重的裂縫問題，經過分析發現導致這些病害問題的主要原因有以下幾項。

3.2.1 橋梁通行荷載超出標準要求，造成腹板結構受到較大外部作用力而產生的開裂的問題。隨著我國公路網絡逐步建設和運行，公路交通通行量大幅度的增加，橋梁上部荷載超出標準的情況日益增多，貨運車輛的單車重量已經嚴重超出該橋梁的設計參數值，這些超載車輛的通行比例過高，造成梁體結構的荷載裂縫明顯，極大地影響了橋梁的正常運行，甚至會誘發嚴重的安全風險，造成人們生命安全無法保障。

3.2.2 預應力鋼束防護效果嚴重不足。由于橋梁工程結構采用的是體內預應力鋼絞線束的結構形式，因此在現場施工時壓漿工藝、自然環境等方面的干擾和影響，造成預應力鋼絞線結構產生嚴重的銹蝕問題，出現結構的嚴重病害問題，極大地威脅到橋梁運行的安全性。預應力鋼絞線是整個橋梁的主要承載結構部分，一旦出現銹蝕問題，會導致結構承載性能下降，鋼絞線的質量受到威脅，承載力嚴重不足，給整個項目在提升運行效果方面帶來不利影響。因此，就該橋梁來說，鋼絞線問題的出現導致橋梁運行安全性無法保證。

3.2.3 施工方面的原因。由于該橋梁項目采取頂推法方案進行施工，各個施工環節的混凝土齡期有著一定的差異，如果在不同的結構部分結合面施工中不能達到規定標準要求，兩種齡期混凝土結合效果變差，造成這些部位的結構性能薄弱，彈性模量相對較小，造成預應力鋼束松弛、損失等問題。還有就是施工環節存在趕工期的情況，造成質量控制難以達到要求，影響總體的運行效果和性能[5]。

3.3.3 設計方面的原因。因為該橋梁設計時間比較早，盡管我國在交通領域的長期發展中取得了很大的成績，但是以往設計經驗并不充分，技術水平相對較低，設計規范也明顯的不足，所以造成設計方案自身存在著一定的缺陷和問題，尤其是耐久性方面的重視度不足，給整個橋梁運行效果的提升帶來不利的影響。根據目前實際情況分析發現，該橋梁的設計中，并未設置縱向預應力彎起鋼束，也沒有布置相應的腹板支撐鋼筋，進而造成結構支撐力不足。雖然高架橋箱梁結構的高度尺寸為3m，截面尺寸較大，但是主拉應力的抵抗性能明顯不足；高架橋箱梁斷面在設計中，除了支點的長度范圍內腹板厚度尺寸在50cm左右，其他的腹板結構厚度為35cm，這一設計方案符合設計標準要求，但是由于安全性儲備能力、富裕度不足，一旦外部荷載超出設計允許值，就會導致橋梁結構損壞，給安全性帶來不利影響。

3.3 加固措施

經過全面深入的分析，需要做好橋梁的加固與補強的處理，滿足下述目標要求：保證該橋梁可以達到正常運行的標準，承載性能滿足標準要求；提高腹板結構主拉應力抵抗性能水平，防止裂縫問題進一步擴大；提高箱梁最小應力儲備，促進安全儲備能力的提升。對于檢查后發現箱梁腹板抗剪承載性能較小的狀況，通過下述加固措施處理。

3.3.1 箱梁內部需要設置縱向預應力彎起鋼束結構，保證橋梁承載性能滿足要求，減小腹板主拉應力，確保加固結束后讓橋梁符合公路-I 級標準，具備足夠安全儲備。

3.3.2 箱梁腹板內側在60o方向上對稱設置錨貼鋼板結構形式，鋼板之間間隔距離為1250mm，鋼板結構尺寸為5mm×80mm×2500mm，每條鋼板需要先用結構膠進行黏貼處理，然后從中間向兩側同時使用17條異型鉚釘完成錨接處理，保證腹板質量。

4 結語

實踐證明，在本次橋梁加固工程中，科學合理運用錨貼鋼板技術，能有效保障橋梁質量及延長橋梁后期的使用時間，并對橋梁的承載力有了較大提高，該橋梁在投入運營一定時間發現加固效果良好，得到了相關單位的一致認可，滿足了當前橋梁運行需要，錨貼鋼板技術值得廣泛推廣。