丁鵬程

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粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應(yīng)用

丁鵬程

（安徽交通控股集團(tuán)養(yǎng)護(hù)管理中心，安徽 合肥 230088）

在橋梁的加固方法中，粘貼鋼板加固法能夠提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力，使鋼板與梁體共同受力，限制裂縫的發(fā)展，滿足橋梁的使用需求。通過結(jié)合裕溪河大橋加固工程，分析了粘貼鋼板法在橋梁加固施工中的設(shè)計(jì)方案及施工工藝，以期給類似工程提供借鑒。

大跨徑連續(xù)梁橋；粘貼鋼板法；橋梁加固；纖維復(fù)合材料

1 概述

由于交通事業(yè)的快速發(fā)展，加上大量超載車行駛，橋梁出現(xiàn)承載能力下降等問題。此外，由于設(shè)計(jì)及施工的缺陷，使新建成的橋梁的承載力難以滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。為了充分利用現(xiàn)有橋梁，采用橋梁維修加固的方法提高橋梁技術(shù)水平，并提高承載力，可滿足目前的交通要求。橋梁維修加固方法主要包括粘貼鋼板、加大截面、粘貼纖維復(fù)合材料、體外預(yù)應(yīng)力、改變結(jié)構(gòu)體系等[1]。本文結(jié)合裕溪河大橋加固項(xiàng)目，重點(diǎn)研究粘貼鋼板加固施工工藝。

2 粘貼鋼板加固法

針對(duì)橋梁承載力不足、縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕、主梁出現(xiàn)嚴(yán)重橫向裂縫等情況，均可以采用粘貼鋼板法進(jìn)行加固。該方法采用粘結(jié)劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體[2]，鋼板具有較高的抗拉性及抗剪性，因此限制裂縫的發(fā)展，提高橋梁的承載能力[3]。粘貼加固適用于受彎、受剪及受拉構(gòu)件。

3 工程實(shí)例分析

3.1 工程概況

裕溪河大橋位于蕪合高速公路K19+402處，全橋共31跨。主橋?yàn)椋?5+85+85+55）m薄壁柔性墩四跨連續(xù)剛構(gòu)橋，單向部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，引橋南岸為14跨30 m的T梁，北岸13跨30 m的T梁，全橋共1 096.60 m。橋面鋪裝原設(shè)計(jì)為10 cm厚的30號(hào)防水混凝土。主橋單幅橋面布置為：0.5 m護(hù)欄+11 m行車道+0.5 m護(hù)欄，2%橫坡，單幅橋面寬為12 m。主橋箱梁底板寬6.4 m，懸臂長為2.8 m，支點(diǎn)梁高4.5 m，跨中梁高2.0 m，頂板厚20 cm，底板由85 cm（支點(diǎn)）變化至20 cm（跨中），梁高及底板厚均為二次拋物線過渡，腹板厚度分4次變化，由支點(diǎn)至跨中分別為45 cm、40 cm、35 cm、30 cm。經(jīng)檢測，該橋技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為3類。

3.2 橋梁病害及分析

經(jīng)檢查，裕溪河大橋主橋的主要病害為：①邊跨合攏段附近底板出現(xiàn)橫向裂縫，腹板出現(xiàn)豎向或斜向裂縫；②中跨合攏段至1/4主跨跨徑范圍內(nèi)底板出現(xiàn)橫向裂縫，腹板出現(xiàn)豎向或斜向裂縫。

橋梁病害原因分析：①混凝土收縮徐變、溫度作用等因素的影響考慮不足；②結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力度偏低，局部腹板尺寸偏小，易出現(xiàn)裂縫；③從現(xiàn)場調(diào)查的情況看，沿線車流量大、超重車較多，容易在薄弱處底板、腹板出現(xiàn)橫向或斜向裂縫。

3.3 橋梁維修加固方案

采用體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行維修加固對(duì)主墩的受力影響較大，施工過程中對(duì)結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，錨固塊施工難度大，對(duì)沿線交通影響較大。裕溪河大橋主橋?yàn)槌o定體系，目前，箱梁橫向裂縫寬度最大值為0.16 mm，集中分布在中跨、邊跨合攏段附近。因此，加固方案采用粘貼鋼板加固法。

加固設(shè)計(jì)方案為：對(duì)裂縫采用灌縫封閉法；在中跨、邊跨合攏段附近箱梁腹板內(nèi)側(cè)粘貼鋼板，改善腹板主拉應(yīng)力，提高箱梁腹板抗裂能力；在邊跨、中跨合攏段附近底板粘貼縱向鋼板，提高箱梁底板承載能力。

4 粘貼鋼板加固施工工藝

4.1 混凝土及鋼板要求

4.1.1 混凝土表面裂縫的處理

在進(jìn)行粘貼鋼板前，先期進(jìn)行裂縫封閉或灌縫工作，處理完成且達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)間后，再清理粘貼鋼板的混凝土區(qū)域。

4.1.2 混凝土表面的處理

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，放出粘貼鋼板位置線。對(duì)粘貼區(qū)域混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，直至堅(jiān)實(shí)的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面[4]，表面不平處用尖鑿輕鑿整平，用電動(dòng)鋼絲刷清除表面浮漿，剔除表面疏松物，再用壓縮空氣吹凈表面粉塵，用丙酮擦拭表面。

4.1.3 混凝土破損修補(bǔ)的處理

對(duì)外露構(gòu)造露筋進(jìn)行除銹，并噴涂阻銹劑，混凝土缺陷采用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)并抹平。確保灌注粘貼鋼板基面平整、干凈及粗糙。

4.1.4 鋼板粘合面表面的處理

用磨光砂輪機(jī)對(duì)鋼板粘貼面進(jìn)行除銹和變粗糙處理，打磨粗糙度越大越好。打磨紋路的方向與鋼板長度方向垂直。打磨好后用碎布條沾工業(yè)丙酮將鋼板粘貼面擦拭干凈。鋼板接縫雙面焊應(yīng)滿足規(guī)范要求，焊接工作在安裝以前完成，安裝以后嚴(yán)禁施焊。

4.2 混凝土鉆孔植筋

4.2.1 鉆孔

我拿出一包向陽煙，抽出一根給他。他耷拉著腦袋，接過來，從一個(gè)口袋里摸出一片火柴皮，從另一個(gè)口袋里掏了幾次，才掏出一根火柴，劃了幾下，終于劃著了。他狠狠地吃了一口煙。

在需安裝錨固鋼筋（螺栓）的位置用記號(hào)筆標(biāo)做記號(hào)；用鋼筋探測儀檢查植筋（螺栓）部位的原混凝土鋼筋位置，以確定鉆孔位置；用沖擊鉆鉆孔（施工中避免對(duì)混凝土工作面產(chǎn)生過大的震動(dòng)，使用電動(dòng)、氣錘為工作原理的沖擊鉆）；設(shè)計(jì)與植筋（螺栓）孔徑相對(duì)應(yīng)的鉆頭，鋼筋（螺栓）的鉆孔直徑參照相關(guān)的性能指標(biāo)，用標(biāo)尺設(shè)定為成孔深度；鉆孔時(shí)要慢，待鉆頭定位穩(wěn)定后，再全速鉆進(jìn)；在頂板上鉆孔，可用水鉆成孔，以減小鉆孔時(shí)的振動(dòng)，防止造成蹦邊破壞，但必須用鑿毛器將孔壁鑿毛；成孔盡量垂直于植筋（螺栓）結(jié)構(gòu)平面，鉆孔中如果遇到鋼筋是主筋時(shí)，必須改孔。

4.2.2 清孔與吹孔

植筋（螺栓）孔鉆到設(shè)計(jì)深度后，用刷子刷落孔壁灰渣；將氣筒導(dǎo)管插入孔底，來回打氣吹出灰渣；用水鉆成孔時(shí)，必須等孔內(nèi)干燥，再用上述方法清孔，并保持孔內(nèi)干凈、干燥至注膠前；按上述工序需進(jìn)行刷孔及吹孔各3遍，直至孔內(nèi)清潔干燥為止。

4.2.3 注膠

注膠前，必須詳細(xì)閱讀植筋膠使用說明書，掌握其正確的使用方法，查看膠的有效期，過期的堅(jiān)決不能使用；當(dāng)環(huán)境、條件（溫度、濕度）不滿足時(shí)，應(yīng)停止施工；檢查植筋（螺栓）孔是否干凈、干燥；當(dāng)上述條件滿足后，把植筋膠放入膠槍中，接上混合管（必要時(shí)接上延長管）。每支膠最先擠出的膠體顏色不均勻的部分（約10 cm）應(yīng)棄之，見到顏色一致的膠體后再將混合管插入孔底，從孔底向外注入粘結(jié)劑，注滿孔洞的2/3，保證植筋（螺栓）后飽滿。

4.2.4 植入鋼筋

將加工好并除銹后的鋼筋輕砸擊至孔底，鋼筋插入要緩慢，防止粘結(jié)劑在鋼筋的快速擠壓下噴出，造成鋼筋與膠體不能完全、緊密結(jié)合；鋼筋插到孔底后，調(diào)整好外露部分的位置，用綁絲或其他方法固定好鋼筋（螺栓），用鋼板條模板定位鋼筋；由下向上進(jìn)行植筋（螺栓）施工時(shí)，應(yīng)先將內(nèi)裝結(jié)構(gòu)膠的膠袋或玻璃管埋入植筋（螺栓）孔中，再用電鉆將鋼筋（螺栓）植入，通過鋼筋的擠壓將膠袋或玻璃管破碎，使流出的植筋膠將孔洞填滿，并對(duì)鋼筋（螺栓）緊密包裹。

4.2.5 養(yǎng)護(hù)

在不低于5 ℃的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)30 min，固化期間防止振動(dòng)。

4.3 安裝鋼板

現(xiàn)場實(shí)際放樣進(jìn)行鋼板下料，按現(xiàn)場已植埋的螺桿相對(duì)間距對(duì)所粘貼的鋼板進(jìn)行配套打孔。預(yù)安裝對(duì)配套打孔的鋼板按圖紙要求的粘貼順序進(jìn)行預(yù)掛試安裝，檢驗(yàn)下一步粘貼工作的可操作性。預(yù)安裝有困難時(shí)，對(duì)個(gè)別孔進(jìn)行修孔工作，直至能安裝為止。

4.4 配置結(jié)構(gòu)膠

選擇滿足規(guī)范要求的建筑結(jié)構(gòu)膠，按照其配比說明配置建筑結(jié)構(gòu)膠，使用易散熱的寬淺軟塑料（聚乙烯）盆或桶作為容器，容器內(nèi)不得有水和油污，保持清潔。

先放入質(zhì)量足夠的甲組料，然后放入與甲組料相應(yīng)的事先稱好的一定量的乙組料；必須充分拌和，可人工拌和，也可用電動(dòng)攪拌器，一般以后者為宜，省力且易拌均勻。攪拌應(yīng)按同一方向進(jìn)行，避免產(chǎn)生氣泡。攪拌時(shí)，應(yīng)避免水分進(jìn)入容器。

4.5 封邊

鋼板安裝完畢后，對(duì)鋼板封邊，封邊的同時(shí)要預(yù)留排氣孔，鋼板上預(yù)留注膠孔，檢查各封邊質(zhì)量，達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度以后，用注膠罐以壓縮空氣為動(dòng)力向鋼板內(nèi)注膠。

4.6 加壓

選擇晴朗、干燥的天氣操作；壓注粘結(jié)劑前首先將主劑和固化劑充分混合，然后倒入壓力罐內(nèi)；壓力罐出膠口和設(shè)置在鋼板上的注入口用透明塑料軟管連接，接口處綁扎密實(shí)，通過給壓力罐施加低壓，將罐內(nèi)粘結(jié)劑壓入鋼板與混凝土之間的空隙中；涂膠飽滿程度檢查，待注膠的注入座四角透氣管均開始流膠時(shí)，封閉透氣管，并取下透明膠管，用封堵管封堵注入座，開始下一注入座位置的灌膠。

4.7 固化時(shí)間及粘貼質(zhì)量檢查

拌和的建筑結(jié)構(gòu)膠基本固化時(shí)間為24 h，但注膠結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行72 h的養(yǎng)護(hù)，期間鋼板不得受到撞擊或振動(dòng)，此后即可受力[5]；在注膠過程中及完成后，及時(shí)用小錘敲打鋼板，檢查粘結(jié)劑的飽滿程度，如果發(fā)現(xiàn)不飽滿，則應(yīng)重新灌膠。粘結(jié)劑的飽滿程度不小于整個(gè)灌膠面積的90%.

4.8 切除錨固螺栓頭

螺栓頭的切除必須采用冷切工藝，不得采用氧割或氣割，不得敲擊螺栓頭，以保證鋼板粘貼質(zhì)量不受影響；螺栓頭的切除必須在鋼板粘貼檢查合格后進(jìn)行。

4.9 鋼板防銹處理工藝

鋼板外露部分在涂漆前必須除銹，除銹質(zhì)量等級(jí)要求達(dá)到Sa2.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，呈金屬光澤，用丙酮擦去油污，并保持干燥。對(duì)鋼板表面進(jìn)行嚴(yán)格處理后，采用熱噴涂層方式進(jìn)行防腐處理，防腐涂層的組成為：2×80 μm特種環(huán)氧底漆（WH-20）+35 μm冰灰環(huán)氧中漆一道，（WH-30）+2×80 μm冰灰聚氨酯-丙烯酸面漆一道（WH-50）。

5 結(jié)束語

粘貼鋼板法在橋梁維修加固工程中具有優(yōu)勢，通過結(jié)構(gòu)物表面與鋼板緊密結(jié)合共同承受外荷載，限制裂縫的發(fā)展，改善了橋梁受力狀態(tài)，提高了橋梁的承載力和通行能力。施工中又有較多影響鋼板加固效果的因素，比如混凝土結(jié)構(gòu)物表面和鋼板粘合面表面的處理效果、建筑結(jié)構(gòu)物膠的質(zhì)量及配比、植筋螺栓深度、防銹油漆的選用等，都將嚴(yán)重影響加固效果。因此，在施工中要加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的監(jiān)管，確保粘貼鋼板發(fā)揮作用，達(dá)到加固效果。

［1］門廣鑫.粘貼鋼板在舊橋加固中的應(yīng)用［J］.北方交通，2015（04）：10-17.

［2］柳斌.粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應(yīng)用［J］.西部交通科技，2016（02）：74-76.

［3］楊轉(zhuǎn)運(yùn)，劉會(huì)，吳漢輝.粘貼鋼板法在橋梁加固中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2005（09）：7-10.

［4］黎毅，劉祥.粘貼鋼板在維修加固工程中的應(yīng)用［J］.低溫建筑技術(shù)，2012（06）：78-79.

［5］馮堅(jiān)田.粘貼鋼板法在舊橋加固工程中的應(yīng)用［J］.廣東建材，2008（07）：119-121.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0141－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.141

丁鵬程（1981—），男，安徽合肥人，碩士研究生，工程師，主要從事高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作。