粘鋼法加固橋梁機理與應用淺議

蒙 建 軍

(山西省朔州高速公路有限責任公司，山西 朔州　036000)

1　概述

粘貼鋼板加固法是將鋼板應用特殊制作的粘合物質粘貼在混凝土的表面，以提高混凝土的承載能力。鋼板在混凝土中的應用，相當于加了一部分鋼筋，并且相比鋼筋來說具有質量輕、強度高，以及節省經濟開支并且施工簡單等諸多的優點，是比較常用的一種橋梁加固方式。此外，粘貼鋼板加固法還可能對橋體造成一定的傷害，因此在工程的施工過程中，一定要注意施工的操作規范。

2　力學特性與加固機理

2.1　粘貼結構梁受到破壞

粘貼鋼板加固法有其他方法不可比擬的優勢。由于各種原因，粘貼鋼板加固板有破壞時，梁底粘貼鋼板可以適應屈服的變化，達到屈服強度。在一定負荷范圍內，隨著負荷的增加，橋梁中原來的鋼筋屈服，鋼板也隨著達到屈服的狀態，隨之而發生改變的是混凝土被破壞壓碎。除此之外，還有試驗證明梁底的鋼板并沒有達到屈服強度，出現破壞的是鋼板和混凝土之間剪切變大，造成固梁破壞，這種破壞是突然發生的，是由于鋼板和混凝土之間粘結突然撕脫，鋼筋承受壓力驟升，突然進入強化過程出現脆性破壞。

2.2　粘鋼加固梁的受力分析

粘鋼加固梁的受力情況較其他受力情況特殊，在對其進行分析的時候發現加固梁鋼板相對于鋼筋來說有應力滯后現象，因此在受到外力破壞時，鋼板能夠達到屈服度，所以因為外力而造成加固梁破壞的原因有以下幾個方面：

1)錨固長度不夠。

鋼板的拉力只是依靠一面的粘結應力來維持平衡，但是鋼板的合力與粘結應力不在一條直線上，而是形成了一個力偶，使鋼板變形。所以要保持原狀，應該加長錨固的長度。

2)粘合劑的質量有問題。

鋼板與混凝土之間的粘結力的強度也是加固梁的重要方面，所以要選擇好的粘結劑，不同的廠家，做工不同，生產的粘結劑當然也有不同，質量不好會使鋼板撕脫，所以購買粘結劑時應該有一個檢測，檢測粘結劑的強度指標不應該低于混凝土強度，才能夠有效的防止加固梁破壞。為了防止粘合劑質量問題，在購買之前一定要做好相關調查，保證粘合劑不會影響鋼板發揮作用。

3)施工質量有問題。

加固梁損壞與施工質量是密不可分的，加固構件結合處理以及鋼板的粘合都是極其關鍵的，粘貼和固定加壓時應該保證粘貼結實，不然很容易出現受力撕脫，所以施工方一定要認真粘鋼加固。施工質量直接關系到橋梁修補后功能恢復，如果施工質量不過關，不僅對橋梁的破損沒有幫助還會加劇橋梁破壞。因此施工質量尤其重要，要選擇經驗豐富，施工技術好的團隊進行橋梁的修補。

2.3　此工程的基本情況

此立交橋共有四層，總長度為3 660.9 m，橋梁一共有18座其中有主線橋梁兩座。通過對此立交橋的分析發現：主線橋梁主要存在有些大板梁底板出現縱向的裂縫、部分板梁底板的鋼筋大面積的暴露，以及板梁內積水等問題。而其他的匝道橋主要存在混凝土剝落、松散、露筋等、支座局部懸空以及少數幾個墩伸縮縫縫寬比較大等問題。當橋體出現上述的情況時，就應該對橋梁進行必要的加固與維修。

2.4　加固設計

在實際的操作中，可以采用粘貼鋼板的加固方法對該橋進行加強牢固程度的處理，修復橋體的損害，提高橋體的承載的能力。在箱梁底板下緣和腹板外緣這兩個部分粘貼多條鋼板，鋼板的規格為:寬120 mm、厚6 mm、間距為300 mm。

首先要先驗算出橋體在持久狀況條件下對重量的承載能力的極限狀態。之后，再根據相關制度的有關規定，對極限狀態下可能產生的裂縫的寬度進行驗算。經過幾次不同的驗算之后，我們可以得出以下結論：在橋梁的承載能力處于極限狀態時，加固后橋梁的承載能力、裂縫寬度以及橋梁的剛度都符合預期的標準。

在設計時要根據變形協調原理和材料的應力應變關系對相關的參數進行計算，具體的計算公式如下所述：

εs=εs0+0.9εay>εy；

當混凝土強度等級不大于C50時,則:

2.5　加固處理

實際運用粘貼鋼板法進行加固時經常需要做到的控制施工的方法為：加固處理的施工過程主要是：修補裂縫和混凝土破損處，然后是貼合鋼板。因施工地點為比較高的大橋，所以在吊籃上施工一定要有足夠的安全措施，然后一切準備齊全就開始進行以下兩部分施工：準備粘貼鋼板和粘貼鋼板過程。

通過以下幾個方面來準備粘貼鋼板：

1)檢查和確認橋梁的裂縫和堅固程度；

2)處理和封閉配件表面的縫隙，并且對其進行灌膠；

3)清除混凝土表面缺陷部位堅硬的骨料便可以露出，保證該部位是相對干凈的不會影響修補效果；

4)在經過鋼刷去刷除銹的方法來去除鐵銹然后露出新鮮金屬，直接刷鋼筋保護劑，涂1層或者2層。

3　粘鋼法加固的優勢與試用條件

作為應用在鋼筋混凝土加固增強的一種新的技術方法，它與包鋼技術相比有明顯優勢，粘鋼法不需要焊接，降低了對技術的要求和施工的難度。在加固過程中將鋼板與混凝土用高粘度劑固定，避免焊接的麻煩。鋼板和混凝土共同受力，提高受力程度。同時還可以根據具體橋梁損害部位決定鋼板的粘貼形式，確定鋼板粘貼位置，以便鋼板發揮作用。粘鋼加固在損害部位補充缺陷，承受過多的壓力，使橋梁不容易變形，從而達到抗彎抗壓的性能。適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構件。但是該方法有一定使用條件，空氣溫度5 ℃～60 ℃，相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的情況下采用。溫度過高過低以及當構件混凝土強度等級低于C15時，不宜采用本法加固。

4　結語

粘鋼加固法作為當今社會橋梁修補最常用方法，已經得到巨大的成效，被人們認可。在粘鋼法橋梁加固中還存在許多問題，比如，粘鋼法的使用范圍，粘鋼法的弊端，這些問題需要我們想出解決辦法。提高粘鋼法的利用，進一步推行粘鋼法的使用是我們未來研究方向。

參考文獻:

[1]欒好發.粘貼鋼板加固鋼筋混凝土T梁抗彎模型試驗研究[D].西安：長安大學碩士學位論文，2006.

[2]李開煜.鋼板粘貼補強法在公路橋梁上部結構加固中的應用[D].大連：大連理工大學碩士學位論文，2003.

[3]黃勤.粘鋼加固鋼筋混凝土梁受力機理研究[D].上海：同濟大學，1996.

[4]王國鼎，袁海慶，陳開利.橋梁檢測與加固[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]劉自明，王邦楣.橋梁工程檢測手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[6]劉仁旭，汲紅旗．公路隧道的光面爆破[J].公路，2014(10)：11-13.