粘贴钢板加固法的应用

2015-08-04王新苗辽宁北四达交通技术发展有限公司辽宁沈阳110003

中国新技术新产品 2015年7期

王新苗（辽宁北四达交通技术发展有限公司，辽宁沈阳 110003）

粘贴钢板加固法的应用

王新苗
（辽宁北四达交通技术发展有限公司，辽宁沈阳 110003）

粘贴钢板加固桥梁一般采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位，使之与原结构物形成整体共同受力，以提高其刚度，改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态，限制裂缝的进一步发展，从而达到加固补强、提高桥梁承载能力的目的。粘贴钢板加固法具有施工简便，粘钢所占空间小，不减小桥梁净空，加固施工周期短，消耗材料少等优点。所以粘贴钢板加固法是常用的旧桥加固技术。下面以一实际的粘贴钢板法在旧桥加固中的应用为例来介绍一下粘贴钢板法的具体操作。

加固设计；加固施工；静载试验

一、设计资料

工程概况：本桥位于辽宁省一铁路沿线，此铁路为煤炭运输专用线，建于1970年。该桥由三孔梁长10.55m简支Ⅱ型梁上部构造和重力式墩、台组成，并在下游紧靠着并行修建了同跨径的公路桥一座（两桥共用墩、台）。由于公路桥面低于铁路桥的梁底，因而在汽车过桥时常将大量的酸性煤水和其它带腐蚀性的脏水溅洒在铁路桥Ⅱ型梁靠公路桥一侧的梁体和支座上。随着时间推移，铁路桥的混凝土Ⅱ型梁和钢板支座在腐蚀性脏水的侵蚀下，已被严重腐蚀破坏。靠公路桥一侧Ⅱ型梁混凝土表面大面积剥落，致使钢筋外露，梁下部的主要受力钢筋近于锈断，其钢板支座均锈蚀严重，直接影响到该桥与该铁路专用线的运输安全，所以对本桥进行了加固处理。

二、加固设计

加固设计原则：本桥主要病害是上部构造的Ⅱ型梁混凝土表面大面积腐蚀剥落，钢筋外露且锈蚀严重，支座亦锈蚀严重。下部构造的两墩、两台尚未观察到不均匀沉降和其它病害。所以，本加固设计仅针对上部构造已存在的主要病害进行处治。

三、加固施工

（一）加固施工要点及注意事项

1 由于本铁路专用线负责运输原煤，因此本桥的加固施工应在不中断铁路运输的前提下进行。而施工所要涉及的部位，均是桥梁的主要承力构件，所以，本桥的加固施工要精心组织安排好，确保桥梁的施工及施工人员的安全。

2 梁体被腐蚀及剥落部位的修复时，一定要将梁体表面已腐蚀而尚未剥落的混凝土凿除掉，并用高压水冲洗干净。锈蚀的钢筋全面除锈；锈断的钢筋用同直径的短钢筋焊接起来。然后用小石子环氧混凝土修复梁体。

3Ⅱ型梁底粘贴钢板加固补强施工，考虑三孔均搭设满堂脚手架施工。为确保钢板粘贴牢固，施工时注意以下顺序：（1）将梁底表面打磨平整并清洗干净；（2）在梁底按设计图纸的尺寸钻孔安装膨胀螺栓，钻孔时如遇梁内钢筋可稍做移位，错开后再钻孔就位；（3）按调整后的膨胀螺栓孔位尺寸，精确在待粘贴的钢板上钻孔；（4）在梁底表面和钢板粘贴面同时涂抹均匀环氧水泥浆，然后及时粘贴在梁底，拧紧膨胀螺栓，此时，钢板四周如有胶水挤出，证明钢板与梁底粘贴密实，否则应压浆补灌，确保有效粘贴面在90%以上；（5）钢板与梁底粘贴强度达到80%以后，在钢板表面涂抹一层环氧水泥胶作防护层，待其干硬后再涂抹一遍水泥净浆，使之和梁底颜色一致；（6）粘贴钢板的工作时间，应选在前、后火车通过该桥的间隔时间内进行；间隔时间越长越好，但钢板粘贴就位，其干硬时间至少保持8小时以上。

4 支座更换，由于原钢板支座锈蚀严重，所以考虑全部更换为橡胶板式支座。（1）由于不能中断铁路运输，所以，更换支座工作较难。施工时，考虑在靠近梁两端搭设承重支架，用多个千斤顶同步顶起Ⅱ型梁（全宽）1cm-2cm后，用枕木垫牢，然后用氧焊将原支座吹割掉，并将梁底和墩、台帽顶面处理平整；（2）相对支座位置的梁底和墩、台帽顶面用环氧水泥胶各粘贴一块钢板，然后安放橡胶板支座，再将Ⅱ型梁渐渐放下就位；（3）对支座上、下钢板做防锈处理。

（二）施工程序

1 准备工作：支架、材料、电源、机械等。

2 梁体修复：（1）搭设搭设脚手架；（2）凿除腐蚀的混凝土并清洗；（3）钢筋除锈与焊接；（4）压抹小石子环氧混凝土；（5）梁体用水泥浆涂抹平整。

3 梁体加固补强：（1）搭设脚手架；（2）梁底打磨平整并冲洗；（3）钻孔固定膨胀螺栓；（4）钢板钻孔编号；（5）粘贴钢板；（6）钢板表面防锈处理。

4 更换支座：（1）搭设承重支架；（2）同步顶起Ⅱ型梁并垫牢；（3）氧焊吹割掉原支座；（4）粘贴支座上、下钢板；（5）支座就位；（6）梁体下落就位。

5 全桥梁体用耐酸水泥浆涂抹。

6 拆除支架、清理现场。

四、加固竣工后静载试验

（一）静载试验加载形式与主要数据

本桥静载试验的加载，系采用本铁路专用线运营的机车直接加载，加载位置为相对桥跨中心对称布置的。由于机车相对车辆来说，总重和轴距分布对桥跨均不利，故选定机车来加载。

（二）静载试验的主要测试内容和数据分析

梁跨挠度是桥梁实际状态的综合反映，当桥梁刚度减弱、承载能力下降、杆件应力增大，则桥梁挠度均将相应增大。所以，铁路桥规相关条款规定，桥跨在承受竖向经活在（不包括冲击力）作用下所产生的弹性挠度，应与计算挠度相校核，并要求不超过桥跨结构竖向挠度容许值{f}=L/800（钢筋混凝土梁）。

为鉴定本桥梁体加固处理后实际受力状况，本次静载试验主要测试了桥跨跨中各片梁在机车作用下的挠度，以及支座的压缩变形量。

（三）试验结论与建议

（1）实测桥跨静活载挠度均小于容许值，且小于换算为铁路桥规的“中—活载”时挠度限值2.535mm，满足规范要求。由于各梁实测挠度和理论计算值吻合较好，说明本桥上部构造经加固处理后，结构受力状况良好，其承载力能够适应和满足本铁路专用线的营运要求。（2）更换后的橡胶支座工作正常，能够满足承载力要求。（3）建议：由于本桥处于弯道上，所以火车在弯道上行驶时将产生离心力，其大小和行驶速度的平方成正比。经分析计算，本桥的聚四氟乙烯板滑动支座的摩阻力，仅能抵抗车速在50km/h以内时产生的离心力。因而，建议火车运行速度控制在50km/h以下，且在滑动支座处、梁的两个外侧的墩或台上各锚固一块型钢做挡块，挡块和梁侧相距1cm，并用橡胶板塞在其中，以免型钢和梁体直接碰撞。由于橡胶支座易受腐蚀而老化，应注意采取防治措施。