鋼筋混凝土梁錨粘鋼板加固技術研究

賈斌

【關鍵詞】鋼筋混凝土梁;錨粘鋼板加固技術;施工工藝

【中圖分類號】TU375.1;U445.72【文獻標識碼】A【文章編號】1674-0688（2021）09-0080-03

0 前言

隨著我國改革開放事業的不斷推進，城市化發展腳步逐步加快，在這個過程中，建筑業得到了長足發展，如今建筑的改造與維修加固儼然成為建筑領域的一大熱點。鋼筋混凝土結構作為現階段得到廣泛推廣的一種結構形式，其發展與應用已有百余年的歷史，從某種意義上而言，鋼筋混凝土是現代社會的重要基礎。一般民用建筑中的設計目標為50年。伴隨時間的發展，鋼筋混凝土結構會逐漸出現老化、破損問題，其承載能力、剛度、穩定性等也會不斷下降。基于此，自20世紀60年代以來業界便針對鋼筋混凝土結構加固技術展開了廣泛研究。鋼筋混凝土結構加固，主要可分為兩大方面：一方面是損壞的鋼筋混凝土結構的修復，另一方面是鋼筋混凝土結構的補強，以提升結構的抗力[1]。如今，常用的加固技術包括外包混凝土加固法、體外預應力加固法、改變傳力路徑的加固法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、纖維復合材料加固法等，其中外包鋼加固法、粘鋼加固法憑借其基本不會增大原構件截面、尺寸，并可顯著提升截面承載能力的優勢，在鋼筋混凝土結構加固中得到廣泛應用，但也存在一系列不足，進而影響它們在工程中的應用范圍。錨粘鋼板加固技術，是在混凝土構件表面采用鉚釘將鋼板鉚接于構件表面，以提升混凝土構件承載力的一項新型加固技術，并且它還是基于粘鋼加固法所推出的可代替粘鋼加固的方法。錨粘鋼板加固技術不僅擁有粘鋼加固方法的各項優點，而且施工便捷，可保障施工質量。本文將對鋼筋混凝土梁錨粘鋼板加固技術進行探索研究。

1 橋梁常見病害

現階段，我國橋梁常見病害主要有以下幾種類型。

1.1 橋梁正常使用能力不足

隨著社會經濟的不斷發展，我國各地區交通網絡日益密集，由此對現有橋梁使用功能提出了更嚴格的要求，并使得現有橋梁表現出正常使用能力不足的問題。比如，橋面寬度有限、橋梁線形標準偏低等難以適應交通網絡不斷發展密集的要求。

1.2 橋梁設計施工不合理

一些橋梁因為設計不合理，伴隨投入使用時間較長，逐漸暴露出一系列缺陷、病害。同時，一些橋梁因為施工不合理或施工方式、方法落后，逐漸暴露各種病害問題。

1.3 橋梁承載能力不足

橋梁承載能力強弱受設計階段選取的荷載等級很大的影響。對于部分早期設計建設的橋梁而言，承載能力有限，在現代交通的高負荷量下已不堪重負，并暴露出諸多嚴重的問題。

1.4 橋梁加固手段不合理

橋梁加固前應對其開展全方位的調查研究，進而采用有效措施，防止因加固不合理而影響橋梁使用性能。比如，在橋梁預應力加固改造中，選擇預應力位置不合理，造成橋梁結構二次病害等。隨著橋梁使用時間越來越長，橋梁使用承載能力、剛度等性能逐步降低，因而必須對舊橋梁開展相應的加固改造處理。

2 常見鋼筋混凝土梁加固技術

在如今的建筑工程中，針對鋼筋混凝土梁，常見的加固技術包括下述幾種。

2.1 外包混凝土加固法

作為一項依托增大構件截面面積提升構件剛度、承載能力，進而滿足正常使用要求的加固技術，外包混凝土加固法可廣泛應用于混凝土梁的加固，特別適用于原截面尺寸相對偏小、軸壓相對大的構件加固。加固結構與原結構可實現有效結合，承載與否，受兩個部分結構結合后傳遞剪力能力很大的影響。為此，在加固設計中應切實關注加固結合面混凝土抗剪強度與混凝土本身強度。雖然該項技術施工工藝簡單，適用范圍廣，但是現場工作量大，養護周期較長，并且會對結構自重及外觀造成不同程度的影響，所以使得其在實際應用中受到了一定限制[2]。

2.2 體外預應力加固法

該項加固技術主要適用于簡支梁、連續梁、懸臂梁等鋼筋混凝土梁式橋。如果橋梁表現出承載能力不足或者有待提升荷載等級等結構缺陷時，應對橋梁主要受力結構予以加固，可于梁體外部裝設鋼筋或者鋼絲束，并引入預應力，對橋梁受力狀況進行改善，進而實現提升橋梁承載能力的效果。體外預應力加固結構的根本在于采用各類鋼材作為施力工具，向橋梁上部結構施加體外預應力，以預加力形成的反彎矩部分對抵外荷載形成的內力，進一步實現改善橋梁使用性能并提升其承載能力的目的。

2.3 改變傳力路徑的加固方法

作為在原結構中增設支撐點或者改變原結構結構體系的加固技術，改變傳力路徑的加固方法可通過縮減所要加固構件的負荷，以顯著提升結構構件的承載能力，保障結構安全性。該項加固技術便捷可靠，廣泛適用于梁、板等結構的加固，不足之處在于要求大量占用原結構的空間，會對原結構使用功能造成一定影響。

2.4 外包鋼加固法

作為在鋼筋混凝土構件周圍或者兩個角區域包粘型鋼的加固方法，外包鋼加固法不僅不會增大構件截面尺寸，還可顯著提升構件的承載能力，適用于梁、柱、墻等的加固。

2.5 粘鋼加固法

該項加固技術是采用建筑結構膠將鋼板粘貼于構件表面，實現鋼板與原構件的有效結合，進而達到提升構件承載能力、剛度的目的。粘鋼加固法施工工期短，加固后并不會對原結構外觀、使用空間帶來明顯的影響，但是加固效果受膠粘工藝和操作水平的重要影響，適用于缺少配筋梁的簡支梁板和無障礙的連續梁板加固。

2.6 纖維復合材料加固法

該加固技術是借助樹脂類粘接材料將玻璃纖維、碳纖維等復合纖維材料粘貼與混凝土構件表面，憑借復合材料與構件的協同配合，進而提升構件的承載能力。纖維復合材料加固法適用范圍廣，加固后不會影響原結構自重、尺寸，不過對溫度、濕度等環境及施工工藝提出了較為嚴格的要求，尤為適用于簡支梁板及無障礙的連續梁板加固。

2.7 錨固鋼板加固法

作為一項在混凝土構件外部采用錨栓將鋼板錨固于構件表面的加固技術，錨固鋼板加固法可有效彌補粘鋼加固法、粘纖加固法存在的不足，采用錨栓取代粘膠，施工便捷、連接可靠;不過鋼板相較于鋼筋存在顯著的應力滯后現象，加之錨栓部位承受集中應力易產生較大裂縫，由此在一定程度上影響了錨栓性能的發揮。

3 錨粘鋼板加固技術

3.1 錨粘鋼板加固原理

錨粘鋼板加固法是基于粘鋼加固法、錨鋼加固法發展形成的，其是將過去的粘鋼加固法和錨鋼加固法進行有效結合，依托在混凝土構件表面采用異形鉚釘，將粘貼在混凝土構件表面的鋼板再鉚接于混凝土構件表面的一項新型加固技術。通過將混凝土構件與鋼板加固成一個有機整體，使混凝土構件與鋼板可協同作用共同承載，進而可實現可靠的構件加固效果。錨粘鋼板加固法集錨鋼連接可靠、粘鋼受力均勻的優勢于一體，并且施工便捷、抗疲勞性能佳，尤為適用于重型承載結構的加固，包括吊車梁、橋梁等[3]。錨粘鋼板加固法等同于增大梁側受剪箍筋面積及梁底受拉鋼筋面積，其原理近似于鋼筋混凝土結構，粘膠、鉚釘的加固作用主要是傳遞鋼板與混凝土梁相互間的縱向剪力，以及避免鋼板與混凝土梁相對分離。

3.2 錨粘鋼板加固優勢

長期以來，國內外加固工程施工廣泛采用粘鋼或者粘碳纖維的方式，結合前文而言，這些加固技術是將高強度的鋼板或者碳纖維粘貼在加固構件上，使混凝土與鋼板或者碳纖維形成一個新的整體，共同承載作用力，這一加固途徑可實現良好的加固效果，但對溫度、濕度等環境提出了較高的要求，并且鋼板或者碳纖維極可能出現剝離破壞情況。相比較而言，錨粘鋼板加固法表現出以下優勢：一是加固鋼板與梁相互間采用低性能膠粘，可彌補粘膠耐久性現階段研究仍不足，并可有效防止鋼板銹蝕。二是彌補了粘鋼時端部應力集中極易出現剝離破壞的不足。三是操作便捷，對鋼板、混凝土表面處理的工作量較少。四是梁板的協同受力主要通過混凝土抗壓強度進行傳遞。

4 鋼筋混凝土梁錨粘鋼板加固技術

錨粘鋼板加固技術在工程項目應用實踐中，具有施工便捷的優勢，不僅要追求施工效率，更要確保施工質量。值得一提的是，錨粘鋼板加固技術的應用效果受加固材料與原材料連接的重要影響，如若連接材料難以滿足設計要求，不僅不利于充分發揮加固材料的加固性能，更可能使得加固后的構件滿足不了設計承載造成加固后的結構仍為危險結構。因而，在錨粘鋼板加固技術應用實踐中，必須提高對粘膠、鉚釘兩項影響因素的關注度。現結合相關工程項目，基于施工人員對錨粘鋼板加固技術的應用經驗，將錨粘鋼板加固技術的施工工藝流程做如下總結。

4.1 鋼板條處理

依照錨粘鋼板要求的規格及尺寸，將鋼板制成鋼板條，通常情況下，鋼板條的寬度應控制在150 mm以內，厚度應控制在5 mm以內，以防止鉚釘發生彎曲破壞[4]。在鋼板條處理過程中，應盡量采用冷軋方法進行處理，確保鋼板條的平整度，切忌采用火焰切割，確保鋼板條的力學性能不發生顯著的改變。

4.2 錨粘鋼板加固

為實現鋼板與混凝土的有效粘貼，首先采用鋼絲刷對鋼板條上的銹跡進行清除，然后借助磨光機將鋼板打磨出金屬光澤，確保打磨紋路與鋼板受力方向呈垂直狀態。依據具體的鉚釘數均勻分布沿鋼板條中心線鉆孔，孔距通常控制在構件跨度的1/20～1/15，但不可超過350 mm，孔徑誤差應控制在±0.7 mm;對于厚度在4 mm以下的鋼板通常采用D-12鉚釘、φ12 mm的鉆頭，對于厚度在4 mm以上的鋼板，則通常采用D-14鉚釘、φ14 mm的鉆頭[5]。依據設計要求在梁表面彈出鋼板條安裝線，為鋼板就位創造便利，首先將混凝土松散層輕微鑿除，使混凝土表層趨于平整，然后采用將與鋼板粘貼面相連的混凝土打磨平整，并采用鋼絲刷清除表面浮渣，若混凝土表面出現明顯凹陷情況，可采用修補材料將表面修補平整，再次彈出鋼板條安裝線，接著采用空壓機將鋼板粘貼面吹干凈。鋼板的粘貼多采用無機粘貼膠，包括液劑、粉劑兩組份，應切實依據實際要求比例調配，盡量采用機械攪拌，保證攪拌器中無水漬、油污。粘貼膠配置完畢后，借助抹刀將粘貼膠涂抹在經處理后的混凝土表面，涂抹厚度控制在1～3 mm，呈中間厚兩邊薄狀態，接著將鋼板依據彈好的墨線粘貼于預定部位。鋼板在預定部位粘貼完畢后，應第一時間采用電錘對著鋼板孔朝混凝土表面打孔，采用的打孔方式為由中間朝兩邊對稱打孔，每打完一個孔后，要馬上將孔吹干凈，確?？變葲]有混凝土殘渣或灰塵，清理完轉鉆孔后，向孔內注入約孔深50%的粘貼膠，然后將鉚釘頭錐面朝鋼板受拉方向，將鉚釘打入孔中，露出鋼板面的釘頭控制在0～1.5 mm，每打一個孔，應同步開展注膠、打鉚釘工作，然后打下一個鉚釘[6]。在打入鉚釘期間應有粘貼膠從孔口、鋼板邊緣擠壓出的情況，以此保證孔內填滿粘貼膠。

4.3 加固防護處理

錨粘鋼板加固后，應依據設計要求開展加固面防護處理，若沒有具體要求，可依據以下兩種途徑開展處理：一是對鋼板條、混凝土表面松散物進行全面清除，并采用混凝土防護材料進行噴涂。二是對鋼板條、混凝土表面松散物進行全面清除的同時，對鋼板表面開展粗糙處理，采用相關處理劑對鋼板及混凝土表面進行處理，并做一定厚度的高標號砂漿外粉層。

5 結語

總而言之，錨粘鋼板加固技術是在粘鋼、錨鋼加固法基礎上發展形成的一項新型加固技術，相較于粘鋼、錨鋼，錨粘鋼板加固技術不論是在施工效率還是在加固效果上都有著十分突出的優勢。在應用實踐中，鉚釘可為鋼板提供可靠預拉應力，使鋼板與原構件中的縱向鋼筋或者箍筋變形統一，防止引發應變滯后現象。鑒于此，相關人員應圍繞如何更有效實現錨粘鋼板加固技術在鋼筋混凝土梁加固中的應用進行探索研究，控制在各項影響因素，開展好鋼板條處理、鋼板表表面處理、混凝土表面處理、粘膠、打孔等一系列工作，促進加固處理收獲理想的效果。

參 考 文 獻

[1]尹潤平，赤二軍，王澤瀚，等.CFRP加固鋼筋混凝土梁錨固位置的試驗研究[J].硅酸鹽通報，2019，38（11）：

302-307，313.

[2]黃東輝.某廣場鋼筋混凝土梁粘貼鋼板加固設計與施工[J].建材與裝飾旬刊，2011，13（5）：251-253.

[3]高劍平，畢航，徐嘉明，等.錨貼鋼板加固鋼筋混凝土梁抗彎性能研究[J].工程抗震與加固改造，2012，34（6）：120-124.

[4]甘元初，宋會蓮.鋼筋混凝土結構錨貼鋼板加固技術[J].建筑技術開發，2007，34（7）：49-50.

[5]鄧妃琴.粘貼鋼板法在普通鋼筋混凝土連續箱梁加固中的應用[J].廣東公路交通，2020，46（2）：59-63.

[6]劉鑠龍.鋼筋混凝土箱梁橋加固技術對比研究[J].西部交通科技，2020，9（2）：102-104.