粘贴钢板法桥梁加固技术及其应用
2011-07-07 来源：中国桥梁网论坛
长期以来，由于运营中的桥梁随着时间的推移,桥梁会逐渐陈旧老化,承载能力降低,特别由于设计施工等方面的缺陷,可能造成新建桥梁承载力和变形不符合设计及规范要求。因此,桥梁加固工程在工程界受到广泛重视。粘贴钢板法作为桥梁加固的一种重要技术手段，近年来在桥梁加固工程中逐渐得到应用。这一技术能适用于多种桥梁结构及不同的结构部位。
一、粘贴钢板法桥梁加固技术及其优点
粘贴钢板加固法作为应用于钢筋混凝土结构加固补强的一种新的专用技术方法。同时它是针对于粘钢加固法而开发的可以替代粘钢加固的新的工艺方法。它能够与粘钢加固相同的原理是用钢板代替钢筋, 将钢板固定到混凝土的表面, 使钢板和混凝土构件联合受力, 相当于增加了混凝土构件的配筋量, 起到提高构件承载力的效果不同点在于粘钢法用建筑结构胶将钢板粘贴于混凝土表面, 锚贴钢板加固方法是采用专用的异型铆钉将钢板和混凝土锚接, 更加有效地保证钢板和混凝土的协同工作。同时，其还可以根据桥梁病害与缺陷所在部位,确定钢板的规格和粘贴形式,将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘,以便充分发挥粘贴钢板的作用,同时密封粘贴部位的裂缝和缺陷,约束构件的变形,从而有效地提高了加固构件的刚度和抗裂性,有效的发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能。
作为一种广泛应用的桥梁加固技术手段，其主要优点体现在：一是相同条件下, 采用锚贴钢板加固更能有效提高梁的抗剪承载力, 提高钢板的强度利用率；二是锚贴钢板加固梁的破坏属于延性破坏, 粘钢加固梁的破坏属于脆性破坏, 说明锚钢加固方法在提高梁承载力的同时, 改善了梁的延性, 提高构件及整个结构的可靠度指标；三是锚贴钢板加固法施工方便, 施工质量更容易得到保证;四是锚贴钢板加固由于在施工过程中在钢板内产生一定的预拉应力, 有利于提高被加固结构抵抗重复荷载的作用。
二、粘贴钢板法加固技术的一般设计要求
在桥梁加固实践过程中，关于这一技术手段的设计，应做如下几点要求：
⒈要提高桥梁结构的抗弯能力。一般应设计在构件的受拉区的表面粘贴钢板,使钢板与原结构形成整体来受力,此时以钢板与混凝土粘结处的混凝土局部抗剪切强度控制设计。合理与安全的设计应控制在钢板发生屈服变形前,粘结处混凝土不出现剪切破坏。
⒉要加固和增加结构的抗剪切强度。当桥梁结构的主拉应力区斜筋不足,为了加固和增加结构的抗剪切强度,可将钢板粘贴在结构的侧面,并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴（斜度一般为45°～60°）,以承受主拉应力。
⒊补强设计要求。在进行补强设计时,钢板可作为钢筋的断面来考虑,将钢板换算成钢筋,也可根据实际情况将钢板换算成原有的某种材料（如在石拱桥中的条石等）。原有构件承受恒载与活载,增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。
⒋构造设计要求。在进行构造设计时,加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状,但钢板的厚度必须比计算出的厚度大些。用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽、厚度一般为4～6mm,较薄的钢板可有足够的弹性来适应构件表面形状。用于提高抗剪能力的钢板厚度宜厚,其设计依实际情况而定,一般宜采用10～15mm。
⒌钢板长度设计要求。应将钢板的两端延伸到低应力区,以减少钢板锚固端的粘结应力集中,防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板被拉脱现象的发生。
⒍充分考虑整体受力问题。粘钢法加固桥梁,如何确保钢板和被加固构件形成整体受力是加固成功与否的关键,所以,在补强设计时,除应考虑钢板具有足够的锚固长度、粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性外,为避免钢板在自由端脱胶拉开,端部可用夹紧螺栓固定,或设置U形箍板、水平锚固板等,并在钢板上按一定的距离用螺栓固定,确保钢板与混凝土之间的粘结力满足强度的需要。
三、锚贴钢板加固法具体施工工艺
一般来说锚贴钢板加固工艺流程: 钢板条制作→混凝土面和钢板面处理→配胶→涂胶→钻孔、打铆钉固定钢板→检验。
⒈钢板条制作。 根据锚贴钢板要求的规格和尺寸将钢板制作成钢板条, 并按铆钉铆接位置在钢板上钻孔。钢板条的制作要求基本平整, 如果制成钢箍时要求成型后的钢板箍比构件外包尺寸大 1～1.5mm。
⒉混凝土表面处理。 轻微凿掉混凝土松散层, 使混凝土表面大致平整, 然后用角向磨光机将与钢板粘结面相连的混凝土打磨平整, 并用钢丝刷将表面浮渣刷去, 粘贴钢板前用空压机将粘结面吹干净。对于混凝土表面凹陷过大的部位, 应用修补材料将表面处理平整。
⒊钢板表面处理。 将钢板用磨光机打磨至金属光泽,然后用粗砂轮片进行粗糙打磨, 打磨纹路与钢板受力方向垂直。
⒋配胶和涂胶。结构胶配制好后, 用抹刀涂在已处理好的混凝土面上, 厚度以 1～3mm 为宜, 中间厚两边薄,然后将钢板粘贴至预定的位置。
⒌钻孔、打铆钉固定钢板。钢板粘贴于预定位置后,应立即进行打铆钉孔、打入异形铆钉, 异形铆钉全部打入后, 通过铆钉对钢板拉伸作用, 保证钢板沿受力方向拉紧, 并将钢板牢固地铆接于加固构件上, 结构胶通过挤压从钢板边缘挤出。
⒌质量检验。钢板与建筑结构胶材料, 应该有相关材质证明书及产品合格证, 并对钢板、结构胶进行现场抽样检验。铆钉现场抽样, 在实验室作单个铆钉抗剪力试验, 单个铆钉抗剪力大于 40kN 为合格。
结论
总之，粘钢加固桥梁是一项技术性强、要求高、行之有效的桥梁加固补强方法,它施工周期短、进度快、不需要大型设备、不需要很大的作业空间、不中断交通节省投资,对通车工期要求严格的桥梁是一种行之有效的加固补强技术手段。
参考文献
[1]谌润水,胡钊芳,帅长斌，公路旧桥加固技术与实例[M]，北京人民交通出版社,2002。
[2] JTGD60-2004,公路桥涵设计通用规范[S]。
