洪 濤，周儲偉，張 劍，梁清宇，葉見曙

（1.江蘇省鎮(zhèn)江市工程勘測設(shè)計研究院，江蘇 鎮(zhèn)江212003；2.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京210016；3.機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點實驗室，江蘇 南京210016；4.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州310020；5.東南大學(xué)，江蘇 南京210096）

結(jié)構(gòu)粘鋼加固是一種結(jié)構(gòu)工程的新加固技術(shù)，用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的表面，可以達(dá)到加固和增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的目的［1－2］，粘貼可分為干式粘鋼和濕式外包鋼（壓力灌注粘鋼）。工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原則是在經(jīng)濟(jì)合理的條件下對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以滿足安全性、適用性和耐久性的要求。工程上常用的混凝土結(jié)構(gòu)補強(qiáng)加固方法主要有加大截面加固法、外包鋼加固法、增設(shè)支點法、粘鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、體系轉(zhuǎn)換法、玻璃鋼加固法和噴射混凝土技術(shù)等［3－4］。

加固方法的選擇應(yīng)綜合考慮加固的效果、費用、加固后橋下凈空是否滿足要求、施工是否簡捷易行、加固中是否影響橋上交通、結(jié)構(gòu)耐久性以及景觀學(xué)和環(huán)境等因素。浙江大學(xué)、清華大學(xué)、蘇州城建環(huán)保學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、汕頭大學(xué)、國家工業(yè)診斷與改造加固工程技術(shù)中心、大連理工大學(xué)等國內(nèi)高校和研究院所相繼進(jìn)行了加固試驗研究［5－7］。

粘貼鋼板加固技術(shù)從20世紀(jì)70年代初用于混凝土結(jié)構(gòu)外部補強(qiáng)以來，得到較快發(fā)展，與其他傳統(tǒng)的加固方法相比，其最大優(yōu)點是施工簡便，不減小橋下凈空，并可在不影響或少影響橋上交通的情況下進(jìn)行加固施工［8－9］。本文以提高某吊車梁、柱加固效果為目的，對適用于該種結(jié)構(gòu)的粘鋼加固方法展開了研究，相應(yīng)的研究結(jié)論可供同類工程加固設(shè)計時參考。

1 吊車梁的粘鋼加固研究

1.1 吊車梁加固方案

吊車梁工程概況如圖1所示。吊車梁下表面粘貼厚度為5mm的鋼板，鋼板長度為3 100mm，粘貼于梁跨中，如圖2中深色部分所示。鋼板兩端采用M12膨脹螺栓錨固，鉆孔深度為110mm，錨固螺栓鉆孔位置如圖3所示。為防止加固鋼板兩端產(chǎn)生應(yīng)力集中，鋼板兩端加工成變截面。

圖1 吊車梁工程概況

圖2 吊車梁粘鋼設(shè)計

圖3 吊車梁粘貼鋼板錨固設(shè)計

1.2 邊柱加固方案設(shè)計

吊車梁邊柱外層上端表面粘貼厚度為5mm的鋼板，鋼板長度為2 500mm，如圖4中深色部分所示。鋼板采用M12膨脹螺栓錨固，鉆孔深度為110 mm。為防止加固鋼板兩端產(chǎn)生應(yīng)力集中，鋼板上、下兩端也加工成變截面形式。

2 加固工藝技術(shù)

選用Q235熱軋扁帶鋼板，厚度為5mm。粘貼鋼板加固施工工藝流程要求清理粘貼鋼板的混凝土區(qū)域，去除油污等異物，打磨凸角，按要求在混凝土和鋼板上鉆孔，以備安裝錨固螺栓。

2.1 鉆孔

1）對照原施工圖和竣工圖，掌握梁受力主鋼筋和結(jié)構(gòu)鋼筋的分布情況，在箱梁上精確放出需植螺栓的具體位置，用記號筆標(biāo)出記號，與受力主筋以及結(jié)構(gòu)鋼筋錯開布置。

2）采用鋼筋探測儀測量原有鋼筋位置，確保鉆孔不會損傷原箱梁主筋。

3）植螺栓孔位與設(shè)計位置最大偏移量≤5cm。

圖4 吊車梁邊柱粘鋼加固設(shè)計

4）鉆孔前用相應(yīng)的標(biāo)尺標(biāo)出鉆孔的深度從而控制鉆孔深度，盡量采用專用電錘或振動小的施工工藝，以保證不損傷原結(jié)構(gòu)。鉆孔施工垂直于植筋部位的結(jié)構(gòu)混凝土，避開原結(jié)構(gòu)受力主筋和結(jié)構(gòu)鋼筋，鋼筋或螺栓的鉆孔直徑按材料要求控制。

5）初鉆時要慢，待鉆頭定位穩(wěn)定后再全速鉆進(jìn)。

6）在頂板上鉆孔時可用水鉆，以減少鉆孔時的振動，防止造成蹦邊破壞，但應(yīng)用鑿毛器將孔壁鑿毛。

7）成孔盡量垂直于植筋結(jié)構(gòu)平面，鉆孔中若遇到鋼筋（螺栓）是主筋時，應(yīng)改孔。

8）在較高的位置施工需搭設(shè)腳手架時，應(yīng)增設(shè)安全防護(hù)設(shè)施。

9）成孔后首先檢查鉆孔深度和直徑，并用需要植進(jìn)的鋼筋或螺栓試插。

10）當(dāng)確保植筋孔深度滿足設(shè)計要求后，再用壓縮空氣吹出孔內(nèi)積灰，用毛刷擦刷孔壁，然后用壓縮空氣吹灰，如此反復(fù)刷孔和吹孔至少3次，確?？變?nèi)清潔、干燥。

11）禁止用水清洗空洞。

12）用水鉆成孔時應(yīng)等孔內(nèi)干燥后再用上述方法清孔，并保持孔內(nèi)清潔、干燥。

2.2 注膠

1）注膠前應(yīng)詳細(xì)閱讀錨栓錨固膠使用說明書，掌握其正確的使用方法，查看膠的有效期，過期的不能使用。

2）當(dāng)環(huán)境條件（如溫度、濕度）不滿足時，應(yīng)停止施工。

3）檢查植筋（螺栓）孔是否清潔、干燥。

4）當(dāng)上述條件滿足后，將錨固膠安裝在專用的注膠槍內(nèi)，摳動扳機(jī)，使膠在通過前端混合器后自動混合，前端的膠體（膠體顏色不均勻部分約10cm）舍去不用。將混合嘴插入孔的底部，扳動注射扳機(jī)，當(dāng)孔內(nèi)壓入一定量的錨固膠，注膠槍有3～5cm埋在已注膠中間后，慢慢抽出混合嘴，在向外退出的時候注膠槍沿孔壁旋轉(zhuǎn)退出，以防孔內(nèi)有空氣，膠不密實將影響鋼筋與混凝土的粘接強(qiáng)度。當(dāng)錨固膠注入孔內(nèi)達(dá)孔深的2／3時，停止注射錨固膠。

2.3 混凝土表面處理

1）用斬斧在粘合面上依次輕斬混凝土表面，斬斧紋路應(yīng)與受力方向垂直，除去表層0.2～0.3cm以露出砂石新面，并除去粉粒（用無油壓縮空氣吹除或用毛刷掃除）。

2）用無油棉絲蘸丙酮擦拭混凝土粘合面，除去油污。

3）保持混凝土粘合面的干燥、清潔狀態(tài)。

2.4 鋼板表面處理

1）鋼板粘合面應(yīng)進(jìn)行除銹和粗糙處理。

2）鋼板粘合面可用噴砂或平砂輪打磨除銹，直至出現(xiàn)金屬光澤，鋼板粘合面有一定粗糙度，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。

3）用無油棉絲蘸丙酮擦拭鋼板粘合面，直到用新棉絲蘸丙酮擦拭后不見污垢為止。

2.5 鋼板防銹處理工藝

1）鋼板外露部分在涂漆前應(yīng)除銹，用丙酮擦去油污，并保持干燥。

2）涂刷阻銹劑前鋼板應(yīng)除銹，使其呈金屬光澤，用丙酮除油污并進(jìn)行嚴(yán)格清潔處理后才可進(jìn)行涂刷，后涂應(yīng)在前涂固化后才能進(jìn)行。

3 結(jié)語

通過對某吊車梁的粘鋼加固進(jìn)行研究，提出了在混凝土構(gòu)件表面用結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)承載力的加固方法。該方法具有適用面廣、不影響結(jié)構(gòu)外形和施工簡單快速等優(yōu)點，其適用范圍為正常情況下的一般受拉、受彎構(gòu)件的吊車梁，加固結(jié)果表明粘鋼加固具有良好的加固效果，各項指標(biāo)檢驗均能通過。

［1］何任遠(yuǎn)，陽春龍，夏詠明.體外預(yù)應(yīng)力在江陰大橋北引橋加固中的應(yīng)用［J］.橋梁建設(shè)，2006，S（2）：183－186.

［2］楊莉.體外預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁受力行為研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2001.

［3］胡風(fēng)慶，張玉剛，孫寶俊.對一體外預(yù)應(yīng)力加固梁橋失敗的分析［J］.南京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2001（3）：71－75.

［4］王彤.體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計理論研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2003.

［5］熊學(xué)玉，顧煒，李亞明.體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系探討［J］.工業(yè)建筑，2004，34（7）：50－60.

［6］曹平周，朱召泉.鋼結(jié)構(gòu)［M］.2版.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［7］李衛(wèi)民，楊紅義，王宏祥，等.ANSYS工程結(jié)構(gòu)實用案例分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［8］吳澤遷.體外預(yù)應(yīng)力橋梁中轉(zhuǎn)向塊對預(yù)應(yīng)力筋的影響［J］.技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007（3）：87.

［9］華毅杰，熊學(xué)玉，劉華波.體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固和改造工程中的應(yīng)用［J］.結(jié)構(gòu)工程師，1999（4）：38－41.