粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應(yīng)用

柳　斌

(新疆立弓交通勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆　烏魯木齊　831401)

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粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應(yīng)用

柳斌

(新疆立弓交通勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊831401)

柳斌(1989—)，助理工程師，研究方向：公路橋梁、涵洞設(shè)計(jì)及橋梁檢測(cè)。

摘要：粘貼鋼板加固法能夠使橋梁構(gòu)件薄弱部分與存在缺陷的部分得到改善、構(gòu)件的裂縫擴(kuò)展得到抑制。文章結(jié)合具體的空腹式拱橋加固項(xiàng)目，探討在橋梁加固施工建設(shè)中粘貼鋼板法的施工工藝和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期對(duì)類(lèi)似工程起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：粘貼鋼板法；橋梁加固；空腹式拱橋；應(yīng)用

0引言

多數(shù)的橋梁隨著使用時(shí)間的加長(zhǎng)，逐漸出現(xiàn)老化、承載力下降、陳舊等問(wèn)題，另外，設(shè)計(jì)和施工中存在的缺陷，也使得新建成的橋梁的承載力難以完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。但由于重新建造橋梁需較大資金和時(shí)間、人力投入，并且會(huì)對(duì)正常的交通運(yùn)輸造成影響，所以，一般是通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行修復(fù)加固的辦法來(lái)解決其承載力問(wèn)題。粘貼鋼板法是一種常用的加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其是指在鋼筋混凝土等構(gòu)件的表面上粘貼具有較大抗拉強(qiáng)度的材料，使之與構(gòu)件形成整體，使得混凝土整體和薄鋼板能夠協(xié)同工作，從而使鋼板具有較高的抗拉性和抗剪性，能夠使構(gòu)件薄弱部分與存在缺陷的部分得到改善、構(gòu)件的裂縫擴(kuò)展得到抑制。本文將結(jié)合具體的空腹式拱橋加固項(xiàng)目，簡(jiǎn)要探討粘貼鋼板法的施工工藝，及其在施工中的具體操作。

1概況

本橋梁工程是某公路施工的一個(gè)部分，其具體的施工設(shè)計(jì)荷載均為掛-80、汽-15或掛-100、汽-20，設(shè)計(jì)使用年限70年，目前主要存在的問(wèn)題是對(duì)該橋梁進(jìn)行加固工程時(shí)所需粘貼材料的配置和施工方法的難度系數(shù)。對(duì)橋梁的施工主要是采用環(huán)氧砂漿粘貼鋼板進(jìn)行增加橋梁的強(qiáng)度；在橋梁的背面主要用鋼纖維加混凝土進(jìn)行加固處理。

2施工準(zhǔn)備

(1)加固施工中必須使用具有一定的彈性、較好的耐久性和粘貼強(qiáng)度高的粘貼劑。

(2)加固施工中最好是使用3號(hào)鋼或6號(hào)錳鋼，并且鋼板和焊縫都必須具有《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)規(guī)定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。

(3)除了粘貼劑本身的強(qiáng)度會(huì)對(duì)粘鋼加固結(jié)合面的粘貼強(qiáng)度有影響之外，絕大部分都取決于被加固材料的強(qiáng)度，因此，采用什么強(qiáng)度的基礎(chǔ)材料至關(guān)重要[1]。

(4)在加固施工中，一般采取梁側(cè)粘鋼加固受壓區(qū)的粘鋼，并且鋼板的寬度需小于梁高的1/3。

(5)錨固長(zhǎng)度具有一定的構(gòu)造要求：在受壓區(qū)內(nèi)，粘貼鋼板的錨固需>160 t且長(zhǎng)度>480 mm；在受拉區(qū)內(nèi)，粘貼鋼板的錨固需>200 t且長(zhǎng)度>600 mm。

(6)為有效地延緩粘貼劑的老化和減少銹蝕鋼板，需密封鋼板的表面，并進(jìn)行防水防腐處理。

3工藝及措施

3.1一般程序

搭架→清理主拱面、去除鋼板銹跡→清洗→鉆孔→涂膠→對(duì)第1層鋼板進(jìn)行粘貼→固定上膨脹螺栓→去除鋼板銹跡、清洗→刷膠→對(duì)第2層鋼板進(jìn)行粘貼→膨脹螺栓固定→去除鋼板銹跡、清洗→刷防銹漆、面漆2道→拆架清理現(xiàn)場(chǎng)[2]。

3.2具體措施

(1)配制環(huán)氧砂漿。為保證環(huán)氧砂漿的質(zhì)量，根據(jù)本工程的具體情況，經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)后確定其環(huán)氧砂漿配合比如表1所示。

表1　環(huán)氧砂漿配合比數(shù)值表

(2)清理主拱面。清理主拱面是一道較為重要的施工工序，因此需要認(rèn)真清理。但是由于石拱橋的表面不平整，其表面有較大的風(fēng)化痕跡，所以清理石拱橋存在較大的難度。為保證其具有較好的粘貼質(zhì)量，需要對(duì)粘貼的表面使用多臺(tái)電動(dòng)合金磨光機(jī)磨平，并將粘貼表面的風(fēng)化層清除干凈。對(duì)于粘貼表面部分破損的部分，需要先對(duì)其進(jìn)行鑿毛再使用高強(qiáng)砂漿進(jìn)行修復(fù)。

(3)清除鋼板的銹跡。在進(jìn)行粘貼之前，為了保證質(zhì)量，需要采用特殊的電動(dòng)鋼刷對(duì)已生銹的鋼板進(jìn)行處理，主要是進(jìn)行打磨，打磨到露出金屬的光澤，然后涂抹環(huán)氧砂漿。這樣做是為了更好地對(duì)鋼板進(jìn)行防護(hù)[3]。

(4)清洗主拱、鋼板的表面。在打磨完鋼板和主拱的表面之后，為了將其表面的浮塵和雜物清除，需要使用丙酮清洗其表面。

(5)鉆孔安裝膨脹螺栓。首先在主拱面上進(jìn)行放樣，接著使用電鉆準(zhǔn)確無(wú)誤地鉆孔，為了保證安裝鋼板符合設(shè)計(jì)的要求標(biāo)準(zhǔn)，鉆孔的誤差需要控制在2 mm以?xún)?nèi)。具體的施工過(guò)程為：①為了確保每平方米的區(qū)域內(nèi)會(huì)有6～8個(gè)直徑8 mm的膨脹螺栓，需要按照縱橫40～50 cm的間距在粘貼鋼板的表面上進(jìn)行鉆孔施工；②使用混凝土沖擊電錘進(jìn)行鉆孔，孔深需達(dá)到3～4 cm，孔內(nèi)存在的粉屑需要使用壓縮空氣將其吹凈；③將一定量的環(huán)氧砂漿塞到孔中，最后使用錘子將膨脹螺栓輕輕打入其中。

(6)粘貼鋼板。施工過(guò)程中所使用的鋼板一般是在工廠中進(jìn)行加工鉆孔制成，接著將制作成功的鋼板運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，送到現(xiàn)場(chǎng)以后，要對(duì)鋼板進(jìn)行處理，主要包括清洗、刷漿，如果鋼板出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，還需進(jìn)行打磨、除銹。在粘貼鋼板時(shí)，需要使用特殊的工具，如螺栓、鐵錘等(使用螺栓主要是對(duì)鋼板進(jìn)行壓緊，使用鐵錘是為了敲打鋼板，使兩個(gè)鋼板壓得更緊，要把中間多余的粘膠擠出)。粘貼鋼板之后，還需要使用鐵錘沿著粘貼面輕輕地敲打鋼板[4]。

(7)澆筑空腹拱鋼纖維混凝土。施工中所使用的是材質(zhì)強(qiáng)度>380 MPa的波紋形鋼纖維，該種鋼纖維的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)是C40。在具體的施工中，要先用特殊的工具，如電動(dòng)砂輪將拱背所存在的雜質(zhì)和風(fēng)化的表層清除至露出新鮮的巖層為止，再用清水洗刷清理，最后澆筑鋼纖維混凝土。澆筑完成后，需對(duì)其采取振搗處理，首先用振搗棒，再用平板振搗器，振搗完成后，用振動(dòng)平板進(jìn)行振動(dòng)收面處理。工程結(jié)束后，對(duì)施工橋梁進(jìn)行7 d以上的養(yǎng)護(hù)。

4檢驗(yàn)

4.1外觀無(wú)損傷檢驗(yàn)

外觀無(wú)損傷檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)鋼板的硬度和顏色兩個(gè)方面是否符合要求，對(duì)于鋼板粘貼的有效面積的檢驗(yàn)，可以用手錘輕輕敲擊鋼板，鋼板錨固區(qū)粘貼的有效面積需>90%，鋼板非錨固區(qū)粘貼的有效面積需>70%，滿(mǎn)足以上兩點(diǎn)，則該施工橋梁符合設(shè)計(jì)的要求。

4.2抽樣加載檢驗(yàn)

對(duì)該施工橋梁進(jìn)行取樣分析后得出：有效改善了主拱圈受壓區(qū)的高度，同時(shí)平衡了加固的鋼板和橋梁原有條石的受力協(xié)調(diào)；通過(guò)在主拱圈增加一層鋼纖維混凝土，有效地提高了其剛度，相比施工之前有了較為明顯的改善。

5質(zhì)量保證措施

(1)本工程施工必須使用符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鋼材、水泥等加固材料。

(2)施工中所需的環(huán)氧砂漿試件需要經(jīng)過(guò)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的取樣檢驗(yàn)，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)都符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之后才能使用。

(3)通過(guò)對(duì)纖維混凝土試件養(yǎng)護(hù)7 d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，強(qiáng)度達(dá)到42 MPa，已超過(guò)C40鋼纖維混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，因此可確保在本工程施工中使用鋼纖維混凝土具有符合設(shè)計(jì)要求所需的強(qiáng)度。

6結(jié)語(yǔ)

橋梁長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，其結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不同程度的缺陷，嚴(yán)重者不滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)承載力要求，對(duì)其采取粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)處理是較為廣泛的加固方法之一。文章通過(guò)結(jié)合某公路施工建設(shè)項(xiàng)目，針對(duì)該橋梁存在的病害問(wèn)題，采取環(huán)氧砂漿粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)，橋梁的拱背采取鋼纖維混凝土加固，并對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)提出切實(shí)可行的施工控制技術(shù)措施。本工程實(shí)施效果表明，采取粘貼鋼板法加固橋梁，其施工工藝簡(jiǎn)單、工期短，橋梁承載力恢復(fù)快，可在同類(lèi)工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]史迎青.橋梁加固的研究與應(yīng)用[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

[2]李國(guó)元，施峰濤，劉漢拾.粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)與施工工藝研究[J].商品儲(chǔ)運(yùn)與養(yǎng)護(hù)，2008(3)：87-88.

[3]張建立.粘貼鋼板法加固連續(xù)小箱梁橋梁的實(shí)例應(yīng)用[J].華東公路，2014(6)：3-6.

[4]張曉飛.公路橋梁加固上部構(gòu)造使用粘貼鋼板法的受力分析與應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械)，2012(6)：246-247.

Application of Steel Plate Binding Method in Bridge Reinforcement Projects

LIU Bin

(Xinjiang Ligong Communications Survey and Design Institute，Urumqi，Xinjiang，831401)

Abstract：Steel plate binding reinforcement method can improve the weak part and defective part of bridge components as well as suppress the component crack development.Combining the specific open spandrel arch bridge reinforcement projects，this article discussed the construction technology and design key-points of steel plate binding method in bridge construction reinforcement construction，hoping to play a reference role for similar projects.

Keywords：Steel plate binding method；Bridge strengthening；Open spandrel arch bridge；Applications

收稿日期：2016-02-03

文章編號(hào)：1673-4874(2016)02-0074-03

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.7+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.017

作者簡(jiǎn)介