粘贴钢板法在桥梁加固工程中的应用

丁鹏程



粘贴钢板法在桥梁加固工程中的应用

丁鹏程

（安徽交通控股集团养护管理中心，安徽 合肥 230088）

在桥梁的加固方法中，粘贴钢板加固法能够提高桥梁结构的承载能力，使钢板与梁体共同受力，限制裂缝的发展，满足桥梁的使用需求。通过结合裕溪河大桥加固工程，分析了粘贴钢板法在桥梁加固施工中的设计方案及施工工艺，以期给类似工程提供借鉴。

大跨径连续梁桥；粘贴钢板法；桥梁加固；纤维复合材料

1 概述

由于交通事业的快速发展，加上大量超载车行驶，桥梁出现承载能力下降等问题。此外，由于设计及施工的缺陷，使新建成的桥梁的承载力难以满足设计及规范要求。为了充分利用现有桥梁，采用桥梁维修加固的方法提高桥梁技术水平，并提高承载力，可满足目前的交通要求。桥梁维修加固方法主要包括粘贴钢板、加大截面、粘贴纤维复合材料、体外预应力、改变结构体系等[1]。本文结合裕溪河大桥加固项目，重点研究粘贴钢板加固施工工艺。

2 粘贴钢板加固法

针对桥梁承载力不足、纵向主筋出现严重锈蚀、主梁出现严重横向裂缝等情况，均可以采用粘贴钢板法进行加固。该方法采用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体[2]，钢板具有较高的抗拉性及抗剪性，因此限制裂缝的发展，提高桥梁的承载能力[3]。粘贴加固适用于受弯、受剪及受拉构件。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

裕溪河大桥位于芜合高速公路K19+402处，全桥共31跨。主桥为（55+85+85+55）m薄壁柔性墩四跨连续刚构桥，单向部分预应力结构，引桥南岸为14跨30 m的T梁，北岸13跨30 m的T梁，全桥共1 096.60 m。桥面铺装原设计为10 cm厚的30号防水混凝土。主桥单幅桥面布置为：0.5 m护栏+11 m行车道+0.5 m护栏，2%横坡，单幅桥面宽为12 m。主桥箱梁底板宽6.4 m，悬臂长为2.8 m，支点梁高4.5 m，跨中梁高2.0 m，顶板厚20 cm，底板由85 cm（支点）变化至20 cm（跨中），梁高及底板厚均为二次抛物线过渡，腹板厚度分4次变化，由支点至跨中分别为45 cm、40 cm、35 cm、30 cm。经检测，该桥技术状况评定等级为3类。

3.2 桥梁病害及分析

经检查，裕溪河大桥主桥的主要病害为：①边跨合拢段附近底板出现横向裂缝，腹板出现竖向或斜向裂缝；②中跨合拢段至1/4主跨跨径范围内底板出现横向裂缝，腹板出现竖向或斜向裂缝。

桥梁病害原因分析：①混凝土收缩徐变、温度作用等因素的影响考虑不足；②结构预应力度偏低，局部腹板尺寸偏小，易出现裂缝；③从现场调查的情况看，沿线车流量大、超重车较多，容易在薄弱处底板、腹板出现横向或斜向裂缝。

3.3 桥梁维修加固方案

采用体外预应力进行维修加固对主墩的受力影响较大，施工过程中对结构造成一定的损伤，锚固块施工难度大，对沿线交通影响较大。裕溪河大桥主桥为超静定体系，目前，箱梁横向裂缝宽度最大值为0.16 mm，集中分布在中跨、边跨合拢段附近。因此，加固方案采用粘贴钢板加固法。

加固设计方案为：对裂缝采用灌缝封闭法；在中跨、边跨合拢段附近箱梁腹板内侧粘贴钢板，改善腹板主拉应力，提高箱梁腹板抗裂能力；在边跨、中跨合拢段附近底板粘贴纵向钢板，提高箱梁底板承载能力。

4 粘贴钢板加固施工工艺

4.1 混凝土及钢板要求

4.1.1 混凝土表面裂缝的处理

在进行粘贴钢板前，先期进行裂缝封闭或灌缝工作，处理完成且达到养护时间后，再清理粘贴钢板的混凝土区域。

4.1.2 混凝土表面的处理

根据设计施工图，放出粘贴钢板位置线。对粘贴区域混凝土表面进行凿毛处理，直至坚实的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面[4]，表面不平处用尖凿轻凿整平，用电动钢丝刷清除表面浮浆，剔除表面疏松物，再用压缩空气吹净表面粉尘，用丙酮擦拭表面。

4.1.3 混凝土破损修补的处理

对外露构造露筋进行除锈，并喷涂阻锈剂，混凝土缺陷采用环氧树脂砂浆修补并抹平。确保灌注粘贴钢板基面平整、干净及粗糙。

4.1.4 钢板粘合面表面的处理

用磨光砂轮机对钢板粘贴面进行除锈和变粗糙处理，打磨粗糙度越大越好。打磨纹路的方向与钢板长度方向垂直。打磨好后用碎布条沾工业丙酮将钢板粘贴面擦拭干净。钢板接缝双面焊应满足规范要求，焊接工作在安装以前完成，安装以后严禁施焊。

4.2 混凝土钻孔植筋

4.2.1 钻孔

我拿出一包向阳烟，抽出一根给他。他耷拉着脑袋，接过来，从一个口袋里摸出一片火柴皮，从另一个口袋里掏了几次，才掏出一根火柴，划了几下，终于划着了。他狠狠地吃了一口烟。

在需安装锚固钢筋（螺栓）的位置用记号笔标做记号；用钢筋探测仪检查植筋（螺栓）部位的原混凝土钢筋位置，以确定钻孔位置；用冲击钻钻孔（施工中避免对混凝土工作面产生过大的震动，使用电动、气锤为工作原理的冲击钻）；设计与植筋（螺栓）孔径相对应的钻头，钢筋（螺栓）的钻孔直径参照相关的性能指标，用标尺设定为成孔深度；钻孔时要慢，待钻头定位稳定后，再全速钻进；在顶板上钻孔，可用水钻成孔，以减小钻孔时的振动，防止造成蹦边破坏，但必须用凿毛器将孔壁凿毛；成孔尽量垂直于植筋（螺栓）结构平面，钻孔中如果遇到钢筋是主筋时，必须改孔。

4.2.2 清孔与吹孔

植筋（螺栓）孔钻到设计深度后，用刷子刷落孔壁灰渣；将气筒导管插入孔底，来回打气吹出灰渣；用水钻成孔时，必须等孔内干燥，再用上述方法清孔，并保持孔内干净、干燥至注胶前；按上述工序需进行刷孔及吹孔各3遍，直至孔内清洁干燥为止。

4.2.3 注胶

注胶前，必须详细阅读植筋胶使用说明书，掌握其正确的使用方法，查看胶的有效期，过期的坚决不能使用；当环境、条件（温度、湿度）不满足时，应停止施工；检查植筋（螺栓）孔是否干净、干燥；当上述条件满足后，把植筋胶放入胶枪中，接上混合管（必要时接上延长管）。每支胶最先挤出的胶体颜色不均匀的部分（约10 cm）应弃之，见到颜色一致的胶体后再将混合管插入孔底，从孔底向外注入粘结剂，注满孔洞的2/3，保证植筋（螺栓）后饱满。

4.2.4 植入钢筋

将加工好并除锈后的钢筋轻砸击至孔底，钢筋插入要缓慢，防止粘结剂在钢筋的快速挤压下喷出，造成钢筋与胶体不能完全、紧密结合；钢筋插到孔底后，调整好外露部分的位置，用绑丝或其他方法固定好钢筋（螺栓），用钢板条模板定位钢筋；由下向上进行植筋（螺栓）施工时，应先将内装结构胶的胶袋或玻璃管埋入植筋（螺栓）孔中，再用电钻将钢筋（螺栓）植入，通过钢筋的挤压将胶袋或玻璃管破碎，使流出的植筋胶将孔洞填满，并对钢筋（螺栓）紧密包裹。

4.2.5 养护

在不低于5 ℃的环境下养护30 min，固化期间防止振动。

4.3 安装钢板

现场实际放样进行钢板下料，按现场已植埋的螺杆相对间距对所粘贴的钢板进行配套打孔。预安装对配套打孔的钢板按图纸要求的粘贴顺序进行预挂试安装，检验下一步粘贴工作的可操作性。预安装有困难时，对个别孔进行修孔工作，直至能安装为止。

4.4 配置结构胶

选择满足规范要求的建筑结构胶，按照其配比说明配置建筑结构胶，使用易散热的宽浅软塑料（聚乙烯）盆或桶作为容器，容器内不得有水和油污，保持清洁。

先放入质量足够的甲组料，然后放入与甲组料相应的事先称好的一定量的乙组料；必须充分拌和，可人工拌和，也可用电动搅拌器，一般以后者为宜，省力且易拌均匀。搅拌应按同一方向进行，避免产生气泡。搅拌时，应避免水分进入容器。

4.5 封边

钢板安装完毕后，对钢板封边，封边的同时要预留排气孔，钢板上预留注胶孔，检查各封边质量，达到规定强度以后，用注胶罐以压缩空气为动力向钢板内注胶。

4.6 加压

选择晴朗、干燥的天气操作；压注粘结剂前首先将主剂和固化剂充分混合，然后倒入压力罐内；压力罐出胶口和设置在钢板上的注入口用透明塑料软管连接，接口处绑扎密实，通过给压力罐施加低压，将罐内粘结剂压入钢板与混凝土之间的空隙中；涂胶饱满程度检查，待注胶的注入座四角透气管均开始流胶时，封闭透气管，并取下透明胶管，用封堵管封堵注入座，开始下一注入座位置的灌胶。

4.7 固化时间及粘贴质量检查

拌和的建筑结构胶基本固化时间为24 h，但注胶结束后应进行72 h的养护，期间钢板不得受到撞击或振动，此后即可受力[5]；在注胶过程中及完成后，及时用小锤敲打钢板，检查粘结剂的饱满程度，如果发现不饱满，则应重新灌胶。粘结剂的饱满程度不小于整个灌胶面积的90%.

4.8 切除锚固螺栓头

螺栓头的切除必须采用冷切工艺，不得采用氧割或气割，不得敲击螺栓头，以保证钢板粘贴质量不受影响；螺栓头的切除必须在钢板粘贴检查合格后进行。

4.9 钢板防锈处理工艺

钢板外露部分在涂漆前必须除锈，除锈质量等级要求达到Sa2.5级标准，呈金属光泽，用丙酮擦去油污，并保持干燥。对钢板表面进行严格处理后，采用热喷涂层方式进行防腐处理，防腐涂层的组成为：2×80 μm特种环氧底漆（WH-20）+35 μm冰灰环氧中漆一道，（WH-30）+2×80 μm冰灰聚氨酯-丙烯酸面漆一道（WH-50）。

5 结束语

粘贴钢板法在桥梁维修加固工程中具有优势，通过结构物表面与钢板紧密结合共同承受外荷载，限制裂缝的发展，改善了桥梁受力状态，提高了桥梁的承载力和通行能力。施工中又有较多影响钢板加固效果的因素，比如混凝土结构物表面和钢板粘合面表面的处理效果、建筑结构物胶的质量及配比、植筋螺栓深度、防锈油漆的选用等，都将严重影响加固效果。因此，在施工中要加强对施工质量的监管，确保粘贴钢板发挥作用，达到加固效果。

［1］门广鑫.粘贴钢板在旧桥加固中的应用［J］.北方交通，2015（04）：10-17.

［2］柳斌.粘贴钢板法在桥梁加固工程中的应用［J］.西部交通科技，2016（02）：74-76.

［3］杨转运，刘会，吴汉辉.粘贴钢板法在桥梁加固中的应用［J］.施工技术，2005（09）：7-10.

［4］黎毅，刘祥.粘贴钢板在维修加固工程中的应用［J］.低温建筑技术，2012（06）：78-79.

［5］冯坚田.粘贴钢板法在旧桥加固工程中的应用［J］.广东建材，2008（07）：119-121.

〔编辑：张思楠〕

2095－6835（2018）19－0141－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.141

丁鹏程（1981—），男，安徽合肥人，硕士研究生，工程师，主要从事高速公路养护管理工作。