淺談外粘鋼板法在橋梁受壓構件加固處理的應用

陽延峰 陽桃峰

(浙江天一交通建設有限公司,浙江臺州 318000)

淺談外粘鋼板法在橋梁受壓構件加固處理的應用

陽延峰 陽桃峰

(浙江天一交通建設有限公司,浙江臺州 318000)

在橋梁施工過程中或老橋加固處理中需對部分橋梁的受壓構件進行加固補強處理,結合二廣高速湖南段某連接線公路施工處理經驗,介紹外粘鋼板法在橋梁受壓構件加固處理中的應用。

橋梁施工 老橋加固 外粘鋼板法 受壓構件 加固處理

舊橋加固改造工程或橋梁施工中,常遇到部分橋梁構件混凝土強度滿足不了設計強度要求,直接影響到橋梁的正常使用要求的問題,但由于某些原因不宜采用鑿除處理,此時,需對存在問題的構件進行補強加固處理,使之加固處理后能滿足設計使用要求。本文結合二廣高速湖南段某連接線公路施工處理經驗,介紹外粘鋼板法在橋梁受壓構件加固處理中的應用。

1 工程概況

二廣高速湖南段某連接線公路某橋梁工程,橋梁結構型式為3*20m的現澆混凝土箱梁橋,在交工驗收預檢中,經取芯試驗檢測發現該橋2#墩2號立柱(D=1.4m,H=8米)存在混凝土強度偏低的現象,原設計該立柱C30混凝土,經取芯檢測2-2#立柱混凝土平均強度為23.7Mpa。由于得到試驗結果時,上部現澆箱梁已施工完畢。返工處理非常困難,且造成的經濟損失巨大,工期也不允許。經多方論證,決定對該立柱進行加固補強。

2 加固方案與設計

2.1 加固方案的確定

鋼筋混凝土結構在我國公路中得到了非常廣泛的應用。但由于諸多原因,造成混凝土結構工程不能滿足正常的使用要求,因而需要對原有鋼筋混凝土結構進行加固。目前對混凝土結構工程加固方法比較多,主要加固方法有增大截面法、外包鋼法、預應力法、外粘鋼板法、外粘玻璃鋼法、碳纖維(CFRP)加固法等方法。

根據本工程的實際情況,可采用增大截面法、外包鋼法、外粘鋼板法、碳纖維(CFRP)加固法。在施工方面確定方面,我們采用篩除法,對上述幾種方法進行比選：(1)碳纖維加固法主要用于保護層厚度不足,對構件的補強作用不大,我們首先予以了排除。(2)增大截面法由于需進行大量植筋,已確保補強構件的對原結構存在一定的破壞,且由于原橋梁立柱下部為系梁,為確保所受承載力的有效傳遞,需改系梁為承臺作為增大部分的支撐,工程量大,所耗費時間長,造價高,所以該方法也予以了排除。(3)在外包鋼法由于需要大量植筋,對原有構件破壞比較大,考慮到主要受力還是在原構件上。如補強中又對原構件破壞,那就舍本逐末。且施工較為繁瑣,對施工水平要求也比較高,我們也予以了排除。最后本著可靠,盡量不破壞原構件,施工簡單快速,效果可靠的原則,采用外粘鋼板法進行該立柱的處理。外貼鋼板法,該施工工藝對粘結所用的膠要求比較高,依照《公路橋梁加固設計規范》JTG/TJ22-20084.6.1條“橋梁加固用膠黏劑,根據所加固的重要程度分A級膠和B級膠;其中A級膠用于重要構件的加固,B級膠用于一般結構的構件的加固。”4.6.5條“粘貼鋼板或型鋼用的膠黏劑,其安全指標必須符合4.6.5的規定。”為了保險起見,我們選用了規范上A級膠,采購時選用了正規廠家,膠水進場后按規范進行送檢試驗,合格后方投入使用。為確保所貼鋼板整體受力粘接好后,我們有用鋼條對各鋼板進行了連接。

圖1

圖2

表1 2-2#立柱外貼鋼板厚度、長度與間距計算結果

表2 外貼鋼板施工質量檢驗內容、方法

圖3 機械型錨栓施工工藝流程圖

2.2 加固設計

外粘鋼板法是一種常用的方法,因此在橋梁工程中得到廣泛的運用。外粘鋼板法有注入施工法和壓貼施工法,施工要求大致相同,本工程采用注入法。

2.2.1 加固材料要求

(1)加固所用粘結劑一般采用結構膠,其各項強度指標必須符合《公路橋梁加固設計規范》JTG/TJ22-2008中的有關規定。

(2)加固鋼板通常采用3號鋼,鋼板厚度常為2～8mm。鋼板連接螺栓及焊縫的強度設計值應符合《公路橋梁加固設計規范》JTG/TJ22-2008的要求。

2.2.2 加固鋼板厚度、長度、間距的確定

依據《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-200中8)式5.3.1-1,2-2#立柱鋼板采用4塊8mm厚Q345鋼板,內徑1.4m,弧度長0.84m,間距26CM,高度和原構件等高;錨栓采用5.8級或以上碳素鋼錨栓,橫向間距35CM,縱向間距100CM,距邊7CM;膠黏劑采用A級膠。具體計算結果見表1。設計施工圖見圖1。

3 施工工藝與質量控制

3.1 施工工藝

粘鋼加固混凝土承重結構時,注入法施工應按下列框圖的程序進行。(圖2所示)

(1)材料準備。1)鋼板制作：(a)鋼板下料宜采用半自動切割方法,切割邊緣表面光滑,無毛刺、咬口及翹曲等缺陷。(b)鋼板黏合面可用噴砂或平砂輪打磨直至露出金屬光澤,打磨紋路應與鋼板受力方向垂直,鋼板黏結面應有一定的粗糙度,鋼板外露面必須除銹至呈現金屬光澤并保持干燥。(c)按錨栓設計位置對鋼板鉆孔。孔的邊緣應清除毛刺。2)膠黏劑：膠黏劑應滿足設計要求的各項力學指標和耐久性要求。其質量應符合《公路橋梁加固設計規范》(JTC/TJ22-2008)第4章的相關規定的A級膠。

(2)施工前應該按設計圖紙,在加固部位放線定位。

(3)檢查需粘鋼的混凝土表面,如有裂縫應先按有關規定予以修補。被粘混凝土表面應除去疏松、浮渣和油垢污物。然后進行打磨除去表層2～3mm,直至露出新面,并用壓縮空氣吹去粉粒。如用水沖刷需待完全干燥后再用丙酮擦拭表面。對于齡期在3個月內的混凝土,或濕度較大的混凝土,須進行人工干燥處理。

(4)檢查鋼板尺寸是否與設計圖紙相符。對鋼板粘接面,須進行除銹和粗糙處理。對微銹和不銹鋼板可用噴砂、砂布或平砂輪打磨,直至出現金屬光澤。粗糙程度越高越好,打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。對銹蝕嚴重鋼板,應先用適度鹽酸浸泡20mim,使銹層脫落,再用石灰水沖洗,中和,最后用平砂輪打磨出紋路。

(5)采用機械型錨栓固定,用沖擊鉆在鋼板和混凝土被粘接面上鉆孔。鉆孔后,在混凝土面上安裝膨脹螺栓。應注意鋼板和混凝土粘接面清潔。機械型錨栓施工工藝流程圖如圖3所示。

(6)粘結劑配制應由專人負責,按產品說明書的規定配制。攪拌時不得有任何雜質和水混入。應根據施工現場氣溫,配制每次數量。膠水分封口膠和黏結膠,先用抹刀將鋼板周圍裂縫、螺栓及注漿嘴周圍間隙用封口膠密封,不允許出現密封不嚴現象。密封施工一天(25℃)后即可進行灌漿粘貼施工,注膠由下至上,邊注邊用榔頭敲打檢查密實效果,如無空洞聲,表示粘貼密實,否則,應剝下鋼板重新補膠粘貼。注膠不宜過快,防治形成氣囊。

(7)鋼板粘貼后,則迅速擰緊膨脹螺栓。適當加壓,以膠液剛從鋼板邊溢出為度。靜置,固化。

(8)根據粘膠劑產品說明書,固化時間結束(一般約3天)方可使用。

(9)對相鄰鋼板的鋼板用鋼條搭接焊接,間距100CM,使之整體受力。

(10)粘接鋼板表面應進行防銹保護。并應根據有關規范和設計要求做(防火或其他)面層。如鋼板面積較大,為利于砂漿粘結,可粘一層鉛絲網或點粘一層豆石。

(11)用螺栓固定時,螺栓帽應用環氧樹脂水泥砂漿封住。

3.2 施工質量控制

外貼鋼板施工質量檢驗內容、方法見表2。

3.3 施工安全及環境保護

(1)橋梁加固施工,必須嚴格遵守安全操作規程,建立健全安全生產管理制度。

(2)采用化學材料施工時,應符合以下規定：1)配制化學漿液的易燃原料應密封保存、遠離火源。2)配制及使用場地必須通風良好,操作人員防護應符合有關勞動保護規定。3)工作場地嚴禁吸煙、明火取暖,并配備相關的消防設施。4)施工完成后,現場及結構內不應遺留有害化學物質。

(3)橋梁加固施工應嚴格控制對原結構的損傷。

(4)橋梁加固施工宜在晴天和白天進行。必須在不良天氣或夜間施工時,應有相應的施工保障措施。

(5)橋梁加固施工,應采取必要措施保護生態環境。

4 結語

在選擇加固處理方案時應本著可靠、盡量不破壞原有構件、施工相對簡單與效果可靠等原則來綜合選擇。貼鋼法在受拉構件中采用較為普遍,在事前經過多方論證,查詢相關規范的基礎上,本文突出在受壓構件中采用,也是一種嘗試,該橋通車運營兩年來,經長期跟蹤觀察,該加固工程無任何異樣變化,表明處理效果良好,對同類工程具有一定的借鑒意義。

[1]中華人民共和國行業標準.JTG/T J23-2008.《公路橋梁加固施工技術規范[S].北京：人民交通出版社,2008.

[2]中華人民共和國行業標準.JTG/T J22-2008.《公路橋梁加固設計規范》[S].北京：人民交通出版社,2008.