粘钢补强在轻型刚架拱桥加固中的应用

吕艳滨

(福建省三明市公路局)

1 工程概况

省道304线坪寨大桥加固工程位于福建三明尤溪县梅仙镇，桥面净宽为9+2×1.5 m(人行道)，跨径3×60 m，矢跨比1/8刚架拱桥，全桥长210.72 m。

原桥病害情况和病害原因分析:由于车流量的增加及严重的超载，原有桥梁承载力已明显不足而发现损坏现象:如微弯板板肋有裂缝、剥落等，影响正常使用;桥梁拱肋间的横向联系较弱，局部稳定性不足;荷载作用下主拱肋裂缝有扩展，危及结构安全性，影响桥梁的正常使用，降低桥梁的服务水准。

2 粘钢加固方案

轻型刚架拱桥主要构件加固常用方法有两种:一是粘钢加固，二是外包混凝土增大截面加固。外包混凝土首先需凿除老混凝土保护层，凿除老混凝土不仅困难，而且对旧桥杆件各截面会产生严重削弱，容易敲裂破坏横向联系的焊点，对旧桥造成进一步的损伤，且混凝土加固层的恒载过大，消耗轻型拱桥的承载力，新老混凝土粘结率及滞后效应也使材料利用率很低。在钢板防锈工艺改进之后，粘钢加固优势突显，不仅能提高桥梁的承载力，达到补强效果，且能在短期内完成加固工程基本不改变拱桥貌，经过充分的方案论证，对原结构主要承力构件及大小节点采用采用ZL-JGN结构胶粘钢补强的加固方案。加固方案的设计在现场工程质量检查与复核的基础上，以《混凝土结构加固技术规范》CECS25:90为主要依据，并严格遵守现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)的有关规定。

加固用钢板:钢板粘贴所采用的工艺以不损伤拱肋内钢筋为前提，并不引起较大震动以免拱片裂缝发生或发展，工艺措施、胶粘剂产品及胶粘层厚度应以尽量饱满和少削弱加固钢板，并能保证加固钢板与拱片长期共同受力为原则。钢板选用钢号为Q235，厚度8 mm。

胶粘剂:采用中国建筑物标准《混凝土结构加固技术规范》推荐的ZL-JGN建筑结构胶，该胶粘剂强度高、粘结力强、耐老化、弹性模量高、线膨胀系数小。

防腐胶:由于该工程桥梁高不易维护，在粘贴钢板的外露部分，选用ZL-HP型高性能防腐胶，具有防腐蚀，防锈及装饰三重功能，有极好的粘附力和防腐功能，使用寿命长达20年，可大大降低维护成本。

3 施工要点及质量控制

根据本工程的特点，先对桥梁主肋裂缝进行修补。裂缝修补后，在主肋侧面及主拱肋实腹段底粘贴钢板，以达到钢板与主肋共同受力的设计要求。

图1 桥跨的粒面图、跨中附近断面拱肋加固大样及弦杆断面拱肋加固大样图

粘钢加固法属于技术性较强的工作，粘钢加固的效果主要取决于粘结施工质量，进行加固时，钢板表面应平整顺直，相接触的钢板与拱片表面间采用环氧胶粘剂粘贴。所用粘贴钢板应喷砂除锈，粘贴前再用丙酮清洗时晾干。

钢板粘贴前，对接触部位的拱片混凝土表面应凿去2～3 mm，凿毛面用压缩空气去除表面粉尘，并用丙酮擦净表面。拱肋与钢板要保持干燥，不宜雨天施工，发现水湿表面应用风机及时吹干。钢板粘贴时，胶粘剂应座浆饱满，不得留有空隙。泌出钢板边的胶液应及时清理干净，使外观整洁。

如图1示出了桥跨的半立面图、跨中附近断面拱肋加固大样及弦杆断面拱肋加固大样图。钢带B在拱片内侧与横系梁冲突处，可在横系梁位置断开成几段;钢带C在拱片内侧跨中与原横系梁冲突处，可相应做成15×10缺口;跨中附近加固钢板粘贴顺序:先粘贴底板，后粘贴侧板钢带C。注意侧板钢带粘贴应在相关加密横系梁钢筋骨架焊接前进行。侧板钢带与穿过拱肋的加密横系梁预埋筋冲突时，在对应部位钻孔，保证孔洞对位准确，直径不得超过20 mm。

考虑该桥梁加固工程的特殊性，钢板厚8 mm，超出目前规范的推荐值;拱肋底钢板设计要求不允许拼接(尺寸为366 mm×8 mm)，重量达200多kg。钢板硬且重，现场情况是12 m高空作业且又不宜机械吊装，钢板安装时就位困难、一次用胶量大、容易产生空鼓，确保粘贴密实专业技术水平要求高，施工难度大。在施工时除应遵循工艺要求外，还应注意以下几点:

(1)ZL-JGN建筑结构胶配制完成后的施工时间。配置好结构粘接剂后，必须在其开始凝固前完成涂敷、起吊、固定等项程序;

(2)混凝土基面处理的程度。混凝土基面必须仔细打磨，去除其表面的劣化部位，直到露出完整的混凝土结构层;

(3)钢板固定紧密程度。在固定钢板时，必须充分贴紧混凝土构件，至少到钢板两侧各处溢出粘接剂为止，不得留有空隙;

(4)在加固前，如对损坏的桥面铺装混凝土进行卸荷或减荷，则效果更佳(尤其在混凝土梁已产生一定挠度的情况下);如能对混凝土梁进行充分卸荷，则可以消除钢板的应力滞后现象;

(5)在原有构件上打孔时，先用探测仪测出构件中钢筋的位置，并标在构件上，检查孔的位置是否会碰到钢筋，如果发生矛盾，及时请设计根据现场钢筋情况调整孔的位置，以保证不伤钢筋;

(6)所有螺栓孔(通孔)必须用结构胶填塞饱满;

(7)为保证粘钢的质量，每道工序均设专业人控制检查，按要求验收，首当其冲作为相关的验收记录，填写基层处理隐蔽单，严格检查钢板打磨情况，焊接质量，丙酮涂刷情况，结构胶的饱满程度，螺栓孔的位置、型号，结构胶配制比例等等，避免发生诸如空鼓等难以补救的质量问题。如发生质量问题，及时返工，以减少损失。

4 加固效果

尤溪坪寨大桥加固工程中，主肋裂缝压力灌浆修补208 m2，实际粘贴钢带186m2，植筋358只，共用35 d如期完成全部加固施工。钢带与表面粘贴完好，密实度达到99.9%，加固的施工质量取得了较满意的效果。

5 结论

ZL-JGN结构胶粘钢补强技术以不更改原结构形式为原则，技术可靠，工艺简便，桥梁自重增加较小，不需要特殊空间;在兼顾经济性的前提下，技术上可行;借助粘结性能良好的ZL-JGN高强建筑结构胶，钢板与混凝土构件牢固地粘在一起，形成复合的整体结构，传递应力联合工作，从而有效地恢复、提高尤溪坪寨大桥的整体承载能力、强度、刚度和抗裂性能。经加固该桥已顺利通车，安全可靠，使用情况良好，经荷载试验，完全能够满足设计要求。

ZL-JGN粘钢补强加固大跨度桥梁结构技术作为一种新兴的、技术含量高的结构补强加固方法，具有很高的研究、推广价值和巨大的社会效益、经济效益。

［1］ 万墨林，韩继云.混凝土结构加固技术［M］.中国建筑工业出版社，1995.

［2］ 中国工程建设标准化协会.混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)［M］.中国计划出版社，1992.

［3］ 《建筑结构补强加固技术》编写组.建筑结构补强加固技术［M］.中国铁道出版社，1987.

［4］ 张有才.建筑物的检测、鉴定、加固与改造［M］.冶金工业出版社，1997.

［5］ 杨文渊，徐奔.桥梁维修与加固［M］.人民交通出版社，1989.