粘贴钢板法在桥梁维修加固中的应用

粘贴钢板法在桥梁维修加固中的应用

李成杰

天元建设集团有限公司276003

【摘要】从基本原理、技术优势、加固设计、施工工艺方面对粘贴钢板法进行了详细阐述，并对粘贴钢板施工中常见的质量问题进行了分析，为粘贴钢板法在桥梁维修加固中的应用提供了参考。

【关键词】粘贴钢板法、维修加固、在役桥梁

0引言随着社会经济的飞速发展，道路的交通量不断增大，车辆轴载日益重型化，使得在役桥梁的运营安全面临严重挑战。部分在役桥梁随着服役年限的增长，在运营期间出现了不同程度的病害，极大地影响了桥梁结构的正常使用。采用科学合理的方法对桥梁进行维修加固，不仅可以提高桥梁的使用性能，还可以延长桥梁的使用寿命，为国家带来巨大的经济和社会效益。粘贴钢板法作为最常见的构件补强加固措施，已在桥梁维修加固中得到广泛应用。

1粘贴钢板法的基本原理与技术优势

1.1基本原理粘贴钢板法是指用结构胶将钢板粘贴在结构物的表面并用螺栓固定，使之与原结构物形成整体共同受力，从而提高原结构物承载能力的一种加固方法。粘贴钢板法将钢板固定在混凝土结构的薄弱部位，使钢板与混凝土协同工作，不仅能提高混凝土结构的抗弯、抗剪和抗拉性能，而且能显著抑制混凝土裂缝的发展。粘贴钢板法应用于桥梁维修加固中，不仅能提高桥梁的承载能力，而且能增强桥梁的耐久性。

1.2技术优势粘贴钢板作为加固混凝土结构常用的一种加固方法，其主要的技术优势如下：（1）适用范围广，可用于受弯、受剪、受拉等构件的加固；（2）基本不增加原构件的荷载，不改变原结构的受力形式；（3）基本不增加原构件的断面尺寸，能保证原结构的空间要求；（4）施工工艺简单，施工周期较短，容易保证施工质量；（5）加固效果好，受力较均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。

2粘贴钢板法的加固设计进行加固设计前应对在役桥梁进行全面的检测评定，对其使用状况及承载能力进行综合评价。对桥梁存在的病害与缺陷进行分析，并确定采用粘贴钢板法进行加固后，根据桥梁病害类型及其所在部位进行加固设计，确定钢板的规格、粘贴部位和粘贴形式等，从而提高桥梁的承载能力。当桥梁结构的抗弯能力不足时，在混凝土梁受拉区底部粘贴钢板，使钢板与混凝土梁形成整体，并保证钢板达到屈服强度前，粘贴处混凝土不出现剪切破坏。当桥梁结构的抗剪能力不足时，在混凝土梁的侧面粘贴钢板，并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴，从而提高混凝土梁斜截面的抗剪性能，钢板可按实际需要采用不同的形状，用于抗弯加固的钢板应尽可能薄而宽，厚度一般为4~6mm，用于抗剪加固的钢板宜厚一些，一般可采用10~15mm。钢板应具有足够的锚具长度时，设计时应将钢板的两端延伸到低应力区，以减少钢板锚固端的应力集中。

3粘贴钢板法的施工工艺在进行粘贴钢板施工前，应编制施工组织设计，进行施工前准备工作。粘贴钢板法的施工工艺流程为：施工放样→混凝土表面处理→钻孔植筋→钢板加工和安装→预留注胶孔及封边→灌注结构胶→钢板固定与加压→钢板表面防腐处理。（1）施工放样：根据设计图纸并结合现场测量定位，在混凝土表面标示出钢板位置和螺栓孔位。同时利用钢筋探测仪检查钢筋的分布情况，当螺栓孔位与钢筋位置发生冲突时，可适当调整螺栓孔位。

（2）混凝土表面清理：凿除钢板位置处的混凝土表层砂浆，使混凝土表面形成平整的粗糙面，再用钢丝刷清除表面浮浆及疏松物，最后用压缩空气吹除粉尘。

（3）钻孔植筋：在标示的螺栓孔位钻孔，钻孔深度和大小要满足设计要求。成孔后用压缩空气吹除孔内灰尘，再用脱脂棉沾丙酮擦拭孔壁，以保证孔道的清洁。然后由孔底向外灌注植筋胶，注满至孔深的2/3处，最后将螺栓插至孔底完成植筋。植入螺栓后应保证孔内胶体饱满，且固化期间应防止振动。

（4）钢板加工及安装：根据设计图纸并结合现场实际情况进行钢板下料，钢板下料宜采用工厂自动、半自动切割方法，切割边缘表面光滑，无毛刺、咬口及翘曲等缺陷。根据螺栓孔位对钢板进行配套打孔，孔径宜略大于螺杆直径。然后用砂轮机打磨钢板粘贴面直至露出金属光泽，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。钢板粘结面应有一定的粗糙度，打磨完成后用脱脂棉沾丙酮将钢板表面擦拭干净。最后将钢板用螺母固定在螺杆上，并在钢板和混凝土之间垫入3mm厚的垫片，以确保灌注胶层的厚度在3mm以上。

（5）预留注胶管及封边：按照设计要求的比例配置封边胶，用封边胶将注胶管粘结在注入孔上，然后在钢板的角部及边缘设置排气孔，最后用封边胶涂抹钢板边缘及螺栓孔空隙。待封边胶完全固化后，封住注胶管及排气管。

（6）灌注结构胶：按照设计要求的比例配置结构胶，并通过注胶孔将结构胶灌注到钢板和混凝土之间的间隙中。灌注结构胶应从钢板底部的注胶管开始，当邻近注胶管有胶液流出时，将当前的注胶管封闭，移至邻近注胶管继续灌注结构胶。灌胶过程中应注意检查各注胶管和排气管是否流胶或渗胶，若出现流胶或渗胶必须立即封堵。

（7）钢板固定与加压：灌注结构胶完成后，及时紧固螺母进行固定，使多余的结构胶沿钢板边缘均匀挤出为宜。钢板固定后用锤子轻轻敲打钢板，检查结构胶的密实度，如发现不密实的地方，应及时进行补灌。

（8）钢板防腐处理：按照设计要求对钢板进行防腐处理，通常情况下可使用环氧砂浆或防锈漆对钢板进行表面防腐。4粘贴钢板施工常见的质量问题桥梁维修加固的根本目的是为了恢复和提高其承载能力，施工质量的优劣直接关系到维修加固的效果。粘贴钢板施工常见的质量问题如下：（1）钢板局部变形：钢板局部变形会影响钢板与混凝土之间的粘贴强度，甚至导致局部变形段钢板受力失效。造成钢板局部变形的主要原因为：（a）钢板在运输过程中因受外力作用发生局部变形；（b）螺栓压力过大导致钢板产生局部变形；（c）灌胶压力过大导致钢板变形起拱。（2）螺栓抗拔力不足：螺栓抗拔力不足会影响钢板与混凝土之间的锚固性能，导致钢板在外力作用下容易与混凝土产生剥离。螺栓抗拔力不足的主要原因为螺栓植入深度不足或螺栓孔内胶体不饱满。（3）钢板局部空鼓：钢板局部空鼓造成有效粘贴面积不足，导致钢板与混凝土不能较好的协同工作。钢板存在局部空鼓的主要原因为：（a）注胶管插入端过长造成气泡在注胶管插入端与封边胶夹角处被包裹而无法排出（b）注胶过程中胶体中包裹了气泡无法及时排出（c）注胶完成后封边处或注胶管处存在漏胶现象。（4）胶体不饱满：胶体不饱满会造成钢板与混凝土之间容易产生剥离，严重影响维修加固的效果。胶体不饱满的主要原因在于胶体用量不足、加压固化不充分或者混凝土表面缺陷未修补平整。（5）胶层厚度过大：胶层厚度过大会造成钢板和混凝土之间的抗剪刚度不足，胶层厚度过大的主要原因在于加压固化不充分或者钢板存在变形起拱。

5结语粘贴钢板法作为一种维修加固方法，具备适用范围广、施工简便快捷、加固效果好等特点。粘贴钢板施工过程中应对施工细节进行严格要求，并加强施工质量的监管，确保钢板与混凝土协同工作，从而达到预期的维修加固效果。

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