粘鋼補強在輕型剛架拱橋加固中的應用

呂艷濱

(福建省三明市公路局)

1 工程概況

省道304線坪寨大橋加固工程位于福建三明尤溪縣梅仙鎮，橋面凈寬為9+2×1.5 m(人行道)，跨徑3×60 m，矢跨比1/8剛架拱橋，全橋長210.72 m。

原橋病害情況和病害原因分析:由于車流量的增加及嚴重的超載，原有橋梁承載力已明顯不足而發現損壞現象:如微彎板板肋有裂縫、剝落等，影響正常使用;橋梁拱肋間的橫向聯系較弱，局部穩定性不足;荷載作用下主拱肋裂縫有擴展，危及結構安全性，影響橋梁的正常使用，降低橋梁的服務水準。

2 粘鋼加固方案

輕型剛架拱橋主要構件加固常用方法有兩種:一是粘鋼加固，二是外包混凝土增大截面加固。外包混凝土首先需鑿除老混凝土保護層，鑿除老混凝土不僅困難，而且對舊橋桿件各截面會產生嚴重削弱，容易敲裂破壞橫向聯系的焊點，對舊橋造成進一步的損傷，且混凝土加固層的恒載過大，消耗輕型拱橋的承載力，新老混凝土粘結率及滯后效應也使材料利用率很低。在鋼板防銹工藝改進之后，粘鋼加固優勢突顯，不僅能提高橋梁的承載力，達到補強效果，且能在短期內完成加固工程基本不改變拱橋貌，經過充分的方案論證，對原結構主要承力構件及大小節點采用采用ZL-JGN結構膠粘鋼補強的加固方案。加固方案的設計在現場工程質量檢查與復核的基礎上，以《混凝土結構加固技術規范》CECS25:90為主要依據，并嚴格遵守現行國家標準《混凝土結構設計規范》(GBJ10-89)的有關規定。

加固用鋼板:鋼板粘貼所采用的工藝以不損傷拱肋內鋼筋為前提，并不引起較大震動以免拱片裂縫發生或發展，工藝措施、膠粘劑產品及膠粘層厚度應以盡量飽滿和少削弱加固鋼板，并能保證加固鋼板與拱片長期共同受力為原則。鋼板選用鋼號為Q235，厚度8 mm。

膠粘劑:采用中國建筑物標準《混凝土結構加固技術規范》推薦的ZL-JGN建筑結構膠，該膠粘劑強度高、粘結力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數小。

防腐膠:由于該工程橋梁高不易維護，在粘貼鋼板的外露部分，選用ZL-HP型高性能防腐膠，具有防腐蝕，防銹及裝飾三重功能，有極好的粘附力和防腐功能，使用壽命長達20年，可大大降低維護成本。

3 施工要點及質量控制

根據本工程的特點，先對橋梁主肋裂縫進行修補。裂縫修補后，在主肋側面及主拱肋實腹段底粘貼鋼板，以達到鋼板與主肋共同受力的設計要求。

圖1 橋跨的粒面圖、跨中附近斷面拱肋加固大樣及弦桿斷面拱肋加固大樣圖

粘鋼加固法屬于技術性較強的工作，粘鋼加固的效果主要取決于粘結施工質量，進行加固時，鋼板表面應平整順直，相接觸的鋼板與拱片表面間采用環氧膠粘劑粘貼。所用粘貼鋼板應噴砂除銹，粘貼前再用丙酮清洗時晾干。

鋼板粘貼前，對接觸部位的拱片混凝土表面應鑿去2～3 mm，鑿毛面用壓縮空氣去除表面粉塵，并用丙酮擦凈表面。拱肋與鋼板要保持干燥，不宜雨天施工，發現水濕表面應用風機及時吹干。鋼板粘貼時，膠粘劑應座漿飽滿，不得留有空隙。泌出鋼板邊的膠液應及時清理干凈，使外觀整潔。

如圖1示出了橋跨的半立面圖、跨中附近斷面拱肋加固大樣及弦桿斷面拱肋加固大樣圖。鋼帶B在拱片內側與橫系梁沖突處，可在橫系梁位置斷開成幾段;鋼帶C在拱片內側跨中與原橫系梁沖突處，可相應做成15×10缺口;跨中附近加固鋼板粘貼順序:先粘貼底板，后粘貼側板鋼帶C。注意側板鋼帶粘貼應在相關加密橫系梁鋼筋骨架焊接前進行。側板鋼帶與穿過拱肋的加密橫系梁預埋筋沖突時，在對應部位鉆孔，保證孔洞對位準確，直徑不得超過20 mm。

考慮該橋梁加固工程的特殊性，鋼板厚8 mm，超出目前規范的推薦值;拱肋底鋼板設計要求不允許拼接(尺寸為366 mm×8 mm)，重量達200多kg。鋼板硬且重，現場情況是12 m高空作業且又不宜機械吊裝，鋼板安裝時就位困難、一次用膠量大、容易產生空鼓，確保粘貼密實專業技術水平要求高，施工難度大。在施工時除應遵循工藝要求外，還應注意以下幾點:

(1)ZL-JGN建筑結構膠配制完成后的施工時間。配置好結構粘接劑后，必須在其開始凝固前完成涂敷、起吊、固定等項程序;

(2)混凝土基面處理的程度?；炷粱姹仨氉屑毚蚰?，去除其表面的劣化部位，直到露出完整的混凝土結構層;

(3)鋼板固定緊密程度。在固定鋼板時，必須充分貼緊混凝土構件，至少到鋼板兩側各處溢出粘接劑為止，不得留有空隙;

(4)在加固前，如對損壞的橋面鋪裝混凝土進行卸荷或減荷，則效果更佳(尤其在混凝土梁已產生一定撓度的情況下);如能對混凝土梁進行充分卸荷，則可以消除鋼板的應力滯后現象;

(5)在原有構件上打孔時，先用探測儀測出構件中鋼筋的位置，并標在構件上，檢查孔的位置是否會碰到鋼筋，如果發生矛盾，及時請設計根據現場鋼筋情況調整孔的位置，以保證不傷鋼筋;

(6)所有螺栓孔(通孔)必須用結構膠填塞飽滿;

(7)為保證粘鋼的質量，每道工序均設專業人控制檢查，按要求驗收，首當其沖作為相關的驗收記錄，填寫基層處理隱蔽單，嚴格檢查鋼板打磨情況，焊接質量，丙酮涂刷情況，結構膠的飽滿程度，螺栓孔的位置、型號，結構膠配制比例等等，避免發生諸如空鼓等難以補救的質量問題。如發生質量問題，及時返工，以減少損失。

4 加固效果

尤溪坪寨大橋加固工程中，主肋裂縫壓力灌漿修補208 m2，實際粘貼鋼帶186m2，植筋358只，共用35 d如期完成全部加固施工。鋼帶與表面粘貼完好，密實度達到99.9%，加固的施工質量取得了較滿意的效果。

5 結論

ZL-JGN結構膠粘鋼補強技術以不更改原結構形式為原則，技術可靠，工藝簡便，橋梁自重增加較小，不需要特殊空間;在兼顧經濟性的前提下，技術上可行;借助粘結性能良好的ZL-JGN高強建筑結構膠，鋼板與混凝土構件牢固地粘在一起，形成復合的整體結構，傳遞應力聯合工作，從而有效地恢復、提高尤溪坪寨大橋的整體承載能力、強度、剛度和抗裂性能。經加固該橋已順利通車，安全可靠，使用情況良好，經荷載試驗，完全能夠滿足設計要求。

ZL-JGN粘鋼補強加固大跨度橋梁結構技術作為一種新興的、技術含量高的結構補強加固方法，具有很高的研究、推廣價值和巨大的社會效益、經濟效益。

［1］ 萬墨林，韓繼云.混凝土結構加固技術［M］.中國建筑工業出版社，1995.

［2］ 中國工程建設標準化協會.混凝土結構加固技術規范(CECS25:90)［M］.中國計劃出版社，1992.

［3］ 《建筑結構補強加固技術》編寫組.建筑結構補強加固技術［M］.中國鐵道出版社，1987.

［4］ 張有才.建筑物的檢測、鑒定、加固與改造［M］.冶金工業出版社，1997.

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