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        粘貼鋼板加固橋梁施工技術(shù)淺析

        2018-10-30 09:46:48曹發(fā)寧
        中國科技縱橫 2018年19期
        關(guān)鍵詞:加固橋梁施工

        曹發(fā)寧

        摘 要:隨著交通建設(shè)的不斷發(fā)展,運(yùn)營中的橋梁工程因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸量很大,施工質(zhì)量差,車輛超載等原因的影響,容易出現(xiàn)一些早期病害,已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有交通運(yùn)輸量的需要,需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。舊橋加固、維修改造是一項(xiàng)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的施工措施,通過對(duì)舊橋加固和維修利用,降低工程造價(jià),使舊橋盡可能地發(fā)揮作用。粘貼鋼板法是一種常用的加固補(bǔ)強(qiáng)方法,本文對(duì)其加固的原理及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),并結(jié)合工程實(shí)際,對(duì)其加固施工方法和施工工藝進(jìn)行了分析,并提出了注意事項(xiàng)和施工效果評(píng)價(jià)方法,從而更好的提高粘貼鋼板加固橋梁施工質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:粘貼;鋼板;加固;橋梁;施工

        中圖分類號(hào):U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2018)19-0136-02

        1 粘貼鋼板原理

        粘貼鋼板法作為一種常見的加固方法,在橋梁工程中有著廣泛的應(yīng)用。粘貼鋼板是橋梁加固中常用的被動(dòng)加固方法,通過采用建筑結(jié)構(gòu)膠或環(huán)氧樹脂,將鋼板和這些中間材料粘貼到橋梁結(jié)構(gòu)比較薄弱的地方,從而一起和橋梁結(jié)構(gòu)承受外部荷載的作用,一起提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和剛度,從而改善了橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況,避免了橋梁裂縫的出現(xiàn)。相關(guān)研究表明,粘貼鋼板加固鋼筋混凝土梁發(fā)生適筋梁破壞時(shí),鋼板屈服和受拉鋼筋,受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變。一般情況下,粘貼4-8mm鋼板對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載力和剛度的提高效果要好于粘貼2-3層碳纖維布的情況,該加固方法可發(fā)揮材料的高強(qiáng)度作用,對(duì)構(gòu)件受壓區(qū)混凝土、受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力改善明顯。粘貼鋼板加固適用于提高梁的承載力和整體剛度。同時(shí),采用粘貼鋼板法加固設(shè)計(jì)時(shí),還須作出如下假定:鋼板的拉應(yīng)變按平截面假定確定;鋼板的應(yīng)力取拉應(yīng)變與彈性橫量的乘積;鋼板的滯后應(yīng)變應(yīng)按加固前的初始受力情況確定;鋼板與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。

        實(shí)際上,加固規(guī)范在增大截面加固法里直接介紹的相對(duì)界限受壓區(qū)高度是第二界限破壞時(shí)的相對(duì)界限受壓區(qū)高度,在粘貼鋼板加固法里直接介紹的相對(duì)界限受壓區(qū)高度是第一界限破壞時(shí)的相對(duì)界限受壓區(qū)高度,并且還考慮了工程實(shí)際應(yīng)用在理論計(jì)算值基礎(chǔ)上作了適當(dāng)調(diào)整。此外,加固規(guī)范還通過在增大截面加固法里介紹原受拉鋼筋應(yīng)力給出了第一界限破壞的臨界條件,在粘貼鋼板加固法里通過介紹鋼板抗拉強(qiáng)度折減系數(shù)取值方法間接從而介紹了第二界限破壞的臨界條件。

        2 工程概況

        由定西公路管理局管養(yǎng)的G30連霍高速天定段SK1581 +160景家店中橋(上行線)為3-20米鋼筋混凝土T梁橋,橋梁全長65.28米,橋梁全寬12.0米。經(jīng)技術(shù)論證,在修建連霍高速天定段時(shí),將此橋維修加固,利用原有天巉公路(G310)舊橋。

        3 粘貼鋼板加固施工

        3.1 混凝土表面處理

        首先應(yīng)對(duì)混凝土表面的裂縫進(jìn)行處理,對(duì)于出現(xiàn)生銹的鋼筋進(jìn)行除銹,對(duì)于裂縫進(jìn)行修補(bǔ),確保粘貼鋼板的表面干凈、整潔。

        3.2 鋼板加工處理

        (1)對(duì)于鋼板的尺寸應(yīng)該提前確定好,做好鋼板的放樣,下料的切割方法有很多種,可以采用全自動(dòng)或者半自動(dòng)機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行切割,應(yīng)該確保切割表面的光滑,并且沒有毛刺和缺口。(2)對(duì)于鋼板的粘合面應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行打磨,打出一定的粗糙度,對(duì)于打磨的紋路也有要求,應(yīng)該與鋼板的受力方向垂直。(3)應(yīng)該按照設(shè)計(jì)圖上面錨栓孔位置進(jìn)行膨脹螺絲的安裝,必要的時(shí)候可以稍微移動(dòng)一下位置,避免打到了混凝土里面的鋼筋。(4)最后將鋼板粘貼在混凝土的表面,并且用錨栓進(jìn)行固定,再焊接成一個(gè)整體。

        3.3 配制膠黏劑

        對(duì)于膠黏劑,盡量采取成品材料,這樣有利于膠黏劑的質(zhì)量。

        3.4 粘貼鋼板

        用抹刀將膠粘劑同時(shí)涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面。對(duì)于黏貼劑的涂抹,應(yīng)該從中間到兩邊進(jìn)行,并且從鋼板的位置沿著貼面進(jìn)行輕敲處理。通過聲音來確定是否有空洞的情況,如果有空洞的情況,應(yīng)該進(jìn)場(chǎng)重新粘貼。鋼板粘貼密實(shí)后,用錨栓固定,通過加墊片、緊固螺母,交替擰緊各加壓錨栓緊(擰緊次序應(yīng)按由內(nèi)向外、由中間向兩邊進(jìn)行),加壓固定的壓力以≥0.5MPa為宜,使多余的膠粘劑沿板縫及螺栓孔擠出。采用壓力注膠黏結(jié),先用封邊膠將鋼板周圍封閉,留出排氣孔,在鋼板低端黏貼注漿嘴并通氣試漏后,以不小于0.1MPa的壓力壓入膠黏劑,當(dāng)排氣孔出現(xiàn)漿液后停止加壓,并用封邊膠封堵,再以較低壓力維持10min以上。同時(shí)應(yīng)不斷輕敲鋼板檢查鋼板下膠粘劑飽滿度,若發(fā)現(xiàn)膠粘劑不足,應(yīng)及時(shí)松開錨栓,從鋼板側(cè)面把膠粘劑填塞到空隙處,使鋼板平整密貼。

        3.5 加壓固定

        鋼板粘貼好,從剩余鋼板預(yù)留孔打入并安裝錨栓,輪流擰緊錨栓加以固定,并適當(dāng)加壓,持續(xù)24h,使鋼板和混凝土表面壓實(shí)。

        3.6 檢驗(yàn)

        撤除臨時(shí)固定設(shè)備后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊鋼板,從音響判斷黏貼效果或用超聲波探測(cè)粘貼密實(shí)度。如黏結(jié)面積小于90%此構(gòu)件黏貼無效,應(yīng)剝下重新粘貼。施工前對(duì)化學(xué)錨栓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抗拔破壞試驗(yàn),數(shù)量不少于6根,破壞力大于40kN,抗拉力達(dá)到如下要求,抗拉力設(shè)計(jì)值為24kN,按照3%的比例進(jìn)行抽檢且每批次不小于5件。在整個(gè)操作過程中,施工人員必須按每個(gè)步驟嚴(yán)格操作。另外為了保證施工質(zhì)量,粘貼工作在夜間進(jìn)行,灌漿的飽滿度達(dá)90%以上。

        3.7 防腐處理

        在鋼板粘貼完以后,需要對(duì)其進(jìn)行防腐處理,一般是采用防腐涂料對(duì)鋼板整個(gè)外露的地方進(jìn)行涂抹,再粘貼一層鉛絲網(wǎng),后采用聚合物砂漿對(duì)其進(jìn)行抹面,從而提高鋼板的防腐效果。

        4 注意事項(xiàng)

        粘貼鋼板加固時(shí)應(yīng)卸除荷載,橋面不能有活載。粘貼鋼板加固時(shí)混凝土表面含水率不宜大于4%。鋼板與梁孔的對(duì)應(yīng),鋼板上的錨栓眼與梁底孔應(yīng)對(duì)應(yīng),鋼板與混凝土梁都是剛性,不得有誤差,鉆頭應(yīng)盡可能的大,鋼板的位置要保證不變,才能保證錨栓的的位置與鋼板上的錨栓孔的位置盡可能的一致,保證鋼板的順利恰當(dāng)安裝。粘貼鋼板灌注完成24h后應(yīng)檢測(cè)其粘貼灌注膠是否飽滿,可以尖嘴鐵錘敲擊鋼板表面,聲音清脆均勻即灌注膠飽滿,若為沉悶的響聲即為不飽滿,有氣泡,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌處理。

        5 粘貼鋼板法施工效果

        5.1 外觀評(píng)價(jià)

        經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)專家的檢測(cè),該橋梁加固后,外觀部分良好,而且在后續(xù)的使用過程中,沒有出現(xiàn)明顯的裂縫、麻面等病害,因此,該橋梁加固方法和施工工藝具有良好的效果。

        5.2 無損檢測(cè)

        無損檢測(cè)結(jié)果顯示,該橋維修加固部分平整度以及變異系數(shù)均符合預(yù)期要求,應(yīng)用超聲-回彈綜合法測(cè)量維修加固區(qū)域混凝土強(qiáng)度等級(jí)符合設(shè)計(jì)要求。

        5.3 荷載試驗(yàn)

        對(duì)該橋進(jìn)行外觀檢查、無損檢測(cè)、荷載試驗(yàn)等,外觀檢查和橋梁技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果表明,該橋現(xiàn)階段總體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定為2類;荷載試驗(yàn)結(jié)果表明,該橋目前滿足公路-Ⅱ級(jí)荷載等級(jí)的通行要求;結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果表明,該橋主梁抗彎及抗剪承載能力滿足公路-Ⅱ級(jí)荷載要求,說明橋梁結(jié)構(gòu)整體荷載可靠且穩(wěn)定。

        5.4 有限元結(jié)果分析

        加固梁有限元結(jié)果分析。經(jīng)過模擬計(jì)算,P=31.2kN時(shí)加固梁的豎向位移圖及原混凝土的Mises等效應(yīng)力圖分別如圖1所示。

        通過上面的分析可知,P=31.2kN時(shí)粘貼鋼板加固梁的豎向最大位移為2.802mm。P=31.2kN時(shí)粘貼鋼板加固梁的原混凝土最大Mises等效應(yīng)力為25.5Mpa。新增鋼板的抗拉強(qiáng)度得到了充分利用,但也不得不忽視的是其應(yīng)力值已經(jīng)比較接近抗拉強(qiáng)度。

        6 結(jié)語

        粘貼鋼板加固法是通過膠粘劑將鋼板粘貼在構(gòu)件表面使兩者共同工作的一種方法,鋼板的作用類似于受拉鋼筋,因此可采用鋼筋混凝土梁的受彎理論來分析。該法施工方便、加固效果較好,但是由于沒有混凝土的包裹,因而在設(shè)計(jì)和使用時(shí)要考慮鋼板和膠粘劑的抗火能力、鋼板的抗腐蝕能力以及鋼板與混凝土的粘結(jié)能力。該橋梁加固項(xiàng)目竣工通車后,在大交通量和重載交通作用下,目前橋梁運(yùn)營效果和使用狀況良好,證明該加固方法都達(dá)到了預(yù)期的加固效果。

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