粘贴钢板法加固混凝土桥梁技术

张旭东

(重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074)

粘贴钢板粘贴补强法，将钢板用环氧树脂系列黏结剂直接粘贴在被加固的钢筋混凝土结构物的受拉的区域或抗剪薄弱部位，从而使其与结构物形成一个整体，对需增设的补强钢筋起到了代替的作用。通过钢板与补强结构的共同作用，其刚度出现了提高，对裂缝的发展起到了限制作用，钢筋与混凝土的应力状态得到了改善，钢筋混凝土梁的承载能力得到了提高，补强效果得到实现。

1.特点及适用范围

1.1 粘贴加固的优点。通过工程应用实践表明，通过粘贴钢板加固后的混凝土桥梁构件，具有如下优点:

(1)性能良好。将钢板粘贴于梁受弯部位，使得梁和钢板作为一个新的整体受力构件，钢板的抗弯强度得到了完全的发挥，粘贴部位的构件其裂缝得到封闭，混凝土变形得到了约束，进而构件的抗弯和抗裂性得到了显著的提高。(2)所占空间小，不影响桥下净空。加固体上都是一层钢板粘贴于结构上，因此，钢板所占空间很小，几乎不增大原结构物的尺寸。可采用加压固定系统加压粘贴。(3)工艺简单，施工周期短。(4)桥梁自重增加很小。

1.2 适用范围

此方法对于钢筋混凝土构件受弯、大偏心受压以及加固受拉的构件均适用。一般将钢板粘贴在被加固结构受力部位的表面，进行加固设计的时候，依据现场的实际需要，在构件不同部位处粘贴钢板，能使钢板的抗弯、抗剪性能得到充分地发挥。

(1)粘贴钢板长度在设计的时候，钢板的端部应该延伸到构件的低应力区，使钢板在锚固端的黏结集中应力得到减少，黏结部位的构件开裂或者粘贴钢板被拉脱的情况得到了有效的控制。(2)若桥梁结构主拉应力区的斜筋不够，为使结构的抗剪切强度得到增强，可以在结构侧面粘贴钢板，主拉应力得到承担。

2.钢板粘贴补强法的设计

2.1、抗弯加固。当使用钢板来提高受弯构件的抗弯能力时，应考虑在受弯构件或者板壳构件的受拉翼缘表面粘贴加固钢板。在设计中，主要由钢板和混凝土接缝部位的局部混凝土剪切强度控制。用于加固的钢板应尽可能选用薄而宽的形式，薄钢板由于具有较好的柔性和弹性而易于与混凝土构件表面结合较为紧密。允许使用较厚的钢板，但为了防止钢板与混凝土粘接的劈裂破坏，要求其端部与梁柱节点的连接构造符合外粘型钢焊接及注胶方法的规定。合理的设计应是混凝土发生剪切破坏前，钢板不应发生屈服［2］。

2.2、抗剪加固。当用来增强或加固受弯构件的剪切强度时，应把块状或带状钢板粘贴在受弯构件的侧面，并且跨缝粘贴，钢板的长度方向与主拉应力方向一致，垂直于裂缝，端部进行锚固。对受弯构件斜截面加固的钢箍板粘贴方式作统一的规定，并且在构造上，只允许采用垂直于构件轴线方向的加锚封闭箍，不允许仅在侧面粘贴钢条受剪。

3.加固计算

3.1、受力特点。加固后的结构是位于受拉部位或薄弱部位的加固钢板或钢筋与原结构形成的整体。原构件只承担由恒载产生的内力，而加固后荷载产生的内力由原构件和加固钢板或钢筋共同承担。通常，在一期恒载作用下，原构件的应力、应变已经达到了一定数值，而在加固后的二期恒载或活载作用下，原构件的应力、应变继续积累的数值常常大于加固构件的应力、应变，这样使得原构件发生破坏时，加固构件的强度还未充分发挥，只有在原构件中钢筋发生屈服后，加固构件的钢筋或钢板的应力、应变才会显著增加。除此之外，受压区混凝土的压应力也是主要的控制因素。

3.2、钢筋混凝土受弯构件加固计算原理及方法。环境因素、混凝土的碳化、钢筋的锈蚀、黏结强度的影响，因此不能按新材料、新结构的计算方法来计算，考虑以上因素对构件承载能力的折减影响，前者应该是对原构件和加固构件中的钢筋或钢板的应力应分阶段依据换算截面进行验算，考虑混凝土弹性模量和钢筋受其的影响，这样才能正确反映加固构件的实际受力状况。

3.3、钢板粘贴补强法的施工工艺。钢板粘贴依据采用黏结剂的不同，其施工工艺也有所不同。若黏结剂为液状时，用灌注法;若黏结剂为胶状时，用涂抹法。前者在钢板安装后用注人法加人，后者是在钢板粘贴前用涂刷法事先涂好。当钢板厚度小于或等于5mm 或宽度小于或等于300mm 时，采用涂抹法粘贴钢板;当钢板厚度大于5mm 或宽度大于300mm 时，采用灌注法粘贴钢板。

3.3.1 粘贴钢板法施工步骤

(1)混凝土表面处理。混凝土表面应处理平整、保持洁净，粘贴钢板部位的混凝土，其表层含水率不应大于4%，对含水率超过4%和浇筑不满90d 龄期的混凝土进行人工干燥。

(2)钢板表面处理。在粘贴钢板前，应对钢板表面进行除锈、糙化处理，并将钢板展平。打磨后的钢板表面应达到显露金属光泽的程度;糙化后的钢板纹理应尽量布置在垂直于受力的方向;展平后的钢板应能与混凝土很好贴合，并且加固钢板的尺寸与设计划线相差不大。

(3)涂胶和粘贴。在胶黏剂配制并拌合好之后，将胶黏剂有顺序地反复刮压在钢板和混凝土的粘贴表面上，进行俯贴时的胶层应表现为中间厚、周边薄的状态;进行竖贴时的胶层应表现为下边薄、上边厚的状态;进行仰贴时，应注意胶黏剂的下垂度不应超过3mm，胶层的整体平均厚度宜为1～3mm。

(4)维护。混凝土与钢板粘结的养护温度和固化时间按要求说明书规定执行，若未作具体规定，一般在不低于10 摄氏度的情况下，待胶黏剂固化24 小时后即可拆卸相关夹具或支承;72 小时后就允许进入到下一步工序。若养护温度低于15 摄氏度，应采取延长养护时间等措施。若养护温度低于5摄氏度，应采取人工升温的方式进行养护。

(5)防腐处理。对于加固钢板的防腐，可采取在钢板表面均匀涂装水泥砂浆的方式进行保护。如果钢板的面积很大，为利于砂浆与钢板之间的粘结，可在钢板表面设置一层铅丝网或一层豆石，并在涂灰阶段粉刷混凝土界面剂。对于受弯构件而言，水泥砂浆的厚度不宜小于20mm，对于板壳构件，水泥砂浆的厚度不宜小于15mm。

［1］石雄伟.钢板—混凝土组合加固方法试验研究及实桥应用［D］.西安:长安大学，2012.

［2］李开煜.钢板粘贴补强法在公路桥梁上部结构加固中的应用［D］.大连:大连理工大学，2003.