探讨钢板粘贴技术在桥梁加固中的应用

发表时间:2020/6/16   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷3月第7期   作者:张浩
[导读] 旧桥加固是目前较快捷、经济的解决公路交通运输的一项重要措施

         摘要:旧桥加固是目前较快捷、经济的解决公路交通运输的一项重要措施。通过桥梁的加固处理可满足目前桥梁的使用功能,并可节省资金和时间。基于此,文章探讨了桥梁加固施工建设中钢板粘贴技术以及施工工艺流程,以期对类似工程起到借鉴作用。
         关键词:钢板粘贴技术;桥梁加固;工艺流程
引 言
         随着国民经济的快速发展?交通事业日新月异?一大批20世纪80年代以前修建的公路桥梁已不适应当前的交通需求。因其建桥年代的局限?设计荷载偏低?承载能力不足?出现了各种各样的病害?从而成为交通运输的潜在隐患。通过对旧桥的加固改造?可以充分利用原有结构?节省投资?使其能够满足目前交通的需求。钢板粘贴技术就是其中一种常用的加固补强工艺。
一  钢板粘贴技术
         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,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。粘贴加固适用于受弯、受剪及受拉构件。
1.1 施工范围
         粘贴钢板法适用于钢筋混凝土受弯、受拉以及大偏?白受压等结构的加固,不适用于素混凝土机构低于现行国家标准中最小配筋率的结构加固,此种方法适用于温度在-20℃~60℃,相对湿度〉70%的无化学腐蚀的地区。具体的应用环境有:混凝土的标号已不满足要求,需加大结构强度;露面荷载集中部位加固;火灾后梁柱硷烧坏加固;减震加固;柱子轴压超标等情况。
1.2 粘贴钢板法的特点
(1)设计方法简单,易施工操作,加固效果较好。适用环境较广,能够在5℃~35℃的环境下施工。
(2)不需改变结构,几乎不增加原结构的荷载情况,利用原有的结构及承载形式。对于原构件的抗弯、抗剪等能力进行增补,对原结构的强度、韧性、承载能力、使用寿命都有显著提高。而原有的结构依旧使用,使工程成本明显降低。
(3)由于钢板的大量使用,增加了原构件的钢筋含量,使原结构的抗拉等能力显著增强,共同承担荷载。
(4)结构胶的硬化速度非常快,保证施工效率的同时,又能减少施工成本。同时,结构胶的强度要高于混凝土本身的强度,不仅使钢板牢牢地粘贴在混凝土上使之受力,又能加固混凝土体。
5)通过大面积的粘贴钢板,有效保护了原有的混凝土体结构,避免了混凝土裂缝的发展?防止新裂缝的产生,提高了原结构的抗裂能力。
二  施工工艺流程
2.1  构造物及钢板粘结面处理
         为了确保粘贴效果良好,首先必须对被粘贴区域混凝土表面进行处理,铲除混凝土表面破碎部分,100%平面凿毛,使骨料露出,局部凸凹处用钢钎凿平或用胶砂找平,再用钢刷或压缩空气清除浮尘,或用喷砂技术处理表面。张贴前再用丙酮擦洗一遍。钢板按所需尺寸切割成型,其粘贴面应刻痕,以增加粘结性能,钢板表面先用汽油或丙酮洗去油污,再用喷砂法、砂轮打磨法或用钢丝刷除锈,使表面露出光泽,用丙酮擦净后,表面涂一层环氧树脂薄浆加以防护。
2.2  加压固定及卸荷系统准备
         作业要点如下:①加固构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去,并尽量减小施工临时荷载。②加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的加压固定系统,该系统不仅能产生较大压力,而且加压固定的同时卸去了部分加固构件承担的荷载,能更好地使后粘钢板与原构件协同受力,加固效果最好,施工效率较高。③加压固定也可采用膨胀螺栓、角钢、垫板所组成的加压固定系统,该系统需要在加固构件上合适位置钻孔固定膨胀螺栓,采用专用的高强度粘结剂植入螺栓,紧固将要粘贴的钢板,以螺栓的抗剪能力保证钢板与梁体的共同受力,使被粘贴钢板的补强作用得到了双重保证。
2.3  钢板加工处理
         钢板的尺寸应该提前确定好,做好钢板的放样。下料的切割方法有很多种,可以采用全自动或者半自动机械设备进行切割,确保切割表面光滑,没有毛刺和缺口。

对钢板的黏合面进行打磨,打出一定的粗糙度。打磨的纹路应该与钢板的受力方向垂直。应该按照设计图给出的锚栓孔位置安装膨胀螺丝,必要时可以稍微移动位置,避免打到
混凝土里面的钢筋。最后将钢板粘贴在混凝土的表面,并且用锚栓固定,再焊接成一个整体。
2.4  粘剂配制
         作业要点如下:施工所采用的JGN建筑结构胶为A、B两组份,取洁净容器和称重衡器按说明书配合比混合,并用搅拌器搅拌5~10min,至色泽均匀为止。搅拌时沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡,配置场所应通风良好。
2.5  粘贴钢板
         用抹刀将胶黏剂同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板贴合面。应该从中间到两边涂抹胶黏剂,并且从钢板的位置沿着贴面轻敲,通过声音来判断是否存在空洞。如果有空洞,应该进场重新粘贴。钢板粘贴密实后,用锚栓固定,加垫片,紧固螺母,交替拧紧各加压锚栓(按由内向外、由中间向两边的顺序),加压固定的压力以不小于0.5MPa为宜,使多余的胶黏剂沿板缝及螺栓孔挤出。采用压力注胶黏结,先用封边胶将钢板周围封闭,留出排气孔,在钢板底端粘贴注浆嘴并通气试漏后,以不小于0.1MPa的压力压入胶黏剂,当排气孔出现浆液后停止加压,并用封边胶封堵,再以较低压力维持10min以上。同时应不断轻敲钢板,检查钢板下胶黏剂的饱满度,若发现胶黏剂不足,应及时松开锚栓,从钢板侧面把胶黏剂填塞到空隙处,使钢板平整紧贴。
2.6  固化、卸加压固定系统
         按照结构胶的固化时间要求,当粘贴补强结构部位完全固化后,卸除加压固定系统。
2.7  检验
(1)外观无损伤检验
         外观无损伤检验主要是检验钢板的硬度和颜色两个方面是否符合要求,对于钢板粘贴的有效面积的检验,可以用手锤轻轻敲击钢板,钢板锚固区粘贴的有效面积需〉90%,钢板非锚固区粘贴的有效面积需〉70%,满足以上两点,则该施工桥梁符合设计的要求。
(2)抽样加载检验
         对该施工桥梁进行取样分析后得出:有效改善了主拱圈受压区的高度,同时平衡了加固的钢板和桥梁原有条石的受力协调;通过在主拱圈增加一层钢纤维混凝土,有效地提高了其刚度,相比施工之前有了较为明显的改善。
2.8  维护
         加固后钢板立面宜采用防锈漆保护,以避免钢板被腐蚀。
三  注意事项
1)待粘结部位的混凝土表面应清凿平顺、坚硬干净;钢板除锈要彻底,且表面应有一定的粗糙度。
2)慎重选择粘胶材料,配胶要精确,施工时开始固化的胶不得再使用。
3)粘贴时注意环氧砂浆饱满,一般在混凝土表面及钢板表面分别涂刷一层均匀的环氧砂浆薄层,然后加压使其密贴固定。
4)粘贴前在混凝土上钻孔并安装锚固螺栓,要求埋设牢固,并具有可靠的抗拔力,以保持粘贴钢板时的有效加压,同时还可帮助钢板克服剪切,有利于粘贴的耐久作用。
结束语
         钢板粘贴技术施工工艺简单,施工速度快,对交通影响较小,同时结构物的外形几何尺寸改变较小或不改变,施工时产生的污染和噪音较小,对生产和生活基本没有影响。该法加固桥梁是一项技术先进、行之有效的桥梁加固补强方法,对恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力,避免桥梁裂缝进一步深化与发展,延长桥梁使用寿命,是十分可行的。
参考文献
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