粘貼加固法在橋梁加固中的應(yīng)用

許振南（福建省迅捷交通科技有限公司，362000）

粘貼加固法在橋梁加固中的應(yīng)用

許振南（福建省迅捷交通科技有限公司，362000）

針對目前橋梁結(jié)構(gòu)的維護(hù)、修復(fù)和加固已經(jīng)逐漸成為結(jié)構(gòu)工程關(guān)注的一個焦點，對粘貼加固法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)不同部位加固的應(yīng)用分析。通過實際工程纖維材料加固施工案例，粘貼加固法所呈現(xiàn)出的高強度、自重小、施工便捷、適用面廣等特性，發(fā)展前景良好。

粘貼加固法；粘貼鋼板法；粘貼纖維增強復(fù)合材法（FRP）；橋梁加固施工

1 概述

20世紀(jì)70年代以來，我國橋梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展。在既有橋梁中，鋼筋混凝土梁橋（結(jié)構(gòu)形式包括T型梁、箱型梁及空心板）由于形式簡單、施工方便、適用性強、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，為橋梁設(shè)計者的首選橋型之一。但是自20世紀(jì)80年代以來，大批的現(xiàn)存鋼筋混凝土橋梁在長期的使用后進(jìn)入功能退化期，出現(xiàn)了不少病害，甚至坍塌［1～2］。對于出現(xiàn)損傷的橋梁結(jié)構(gòu)采取適當(dāng)?shù)募庸烫幚泶胧?，可使結(jié)構(gòu)一定程度上恢復(fù)原有可靠度，并延長使用壽命［3］，這樣做無疑具有重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維護(hù)、修復(fù)和加固已經(jīng)逐漸成為結(jié)構(gòu)工程關(guān)注的一個焦點，應(yīng)用前景廣闊。

2 粘貼加固法適用性分析

目前，國內(nèi)外采用的混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件加固補強的方法包括加大截面法、繞絲法、包玻璃鋼法、外粘型鋼法、粘貼加固法等。其中，粘貼加固法是以結(jié)構(gòu)膠作為膠粘劑，在混凝土構(gòu)件表面粘結(jié)一定厚度的工程加固材料，使之與原結(jié)構(gòu)整體協(xié)同受力，從而提高結(jié)構(gòu)承載力及變形能力的一種方法，該方法具有施工周期短、能有效提高構(gòu)件剛度和抗裂能力等優(yōu)點，在工程實踐中應(yīng)用較多。

粘貼加固法適用范圍較廣，在梁底、梁頂及橫隔板等部位均可使用。如混凝土梁正截面承載力不足出現(xiàn)梁底裂縫時，可在梁底粘貼加固材料；當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)抗剪區(qū)斜筋不足時，可在混凝土構(gòu)件的側(cè)面垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼，也可豎向粘貼條狀加固帶或使用U形和L形的箍形加固帶；對墩臺可以采用環(huán)箍粘貼等，圖1為T梁橋粘貼加固法補強部位示意圖。

圖1 粘貼加固法補強部位示意圖

粘貼加固法可用材料類型較多，目前常見兩種方法為粘貼鋼板法［4］和粘貼纖維增強復(fù)合材法（FiberReinforcedPlastics，F(xiàn)RP）［5］。粘貼鋼板一般厚度為4～10mm，基本不影響加固構(gòu)件的外形和橋梁凈空，橋梁自重增加很小；纖維復(fù)合材料自重很輕，厚度為0.111～0.167mm，不超過3層，同時施工簡便，對整個加固結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響可以忽略，表1給出了常見分類及各自優(yōu)缺點。

錨栓鋼板加固法［8～9］是近年來新開發(fā)的一種粘貼加固技術(shù)，該法采用高強度的抗剪錨栓將鋼板固定于混凝土構(gòu)件表面，與普通的粘貼加固法相比，能有效減小或消除加固板材與混凝土之間的剝離脫落現(xiàn)象。錨栓-鋼板加固系統(tǒng)在實際工程應(yīng)用中，對于錨栓與鋼板的連接必須要求錨栓與鋼板孔徑側(cè)壁之間留有足夠的空隙以便安裝，這也導(dǎo)致可能會出現(xiàn)當(dāng)鋼板受力開始產(chǎn)生位移或變形時，一部分的錨栓還沒有和鋼板孔徑內(nèi)壁接觸，從而影響錨栓的協(xié)同工作能力，大大降低了錨栓鋼板加固法的加固效果。文獻(xiàn)［10］和［11］提出的直接剪切型錨栓鋼板加固系統(tǒng)有效地解決了這一問題，該加固系統(tǒng)可以實現(xiàn)使錨栓桿側(cè)與鋼板鉆孔內(nèi)緣之間能實現(xiàn)緊密接觸，從而保證了群錨的協(xié)同工作能力，保證了附加鋼板的錨固性能，從而改善了加固效果。

表1 粘貼加固法的分類及優(yōu)缺點

3 粘貼纖維復(fù)合材法加固橋梁的工程應(yīng)用

3.1 工程背景

圖2 東埭大橋病害調(diào)查情況

3.2 既有病害處理措施

3.2.1 空心板梁縱向及橫向裂縫處理

對于縫寬≥0.15mm的裂縫，先采用裂縫灌注法處理，再進(jìn)行碳纖維布封閉法處理；對于縫寬＜0.15mm的，直接采用封閉法處理。

（1）裂縫灌注法施工流程

裂縫基面打磨→裂縫封閉→安裝注膠底座→裂縫灌注。

（2）碳纖維布封閉法施工流程

值得說明的是,關(guān)于為什么上述斜向垂直環(huán)流圈在某一時段能夠形成而在另一時段不能形成的原因則還需進(jìn)一步探索。

施工準(zhǔn)備→卸荷→基面打磨→基面找平→涂刷底膠→涂刷碳布浸漬膠→粘貼碳纖維布→養(yǎng)護(hù)→質(zhì)量檢驗→涂刷防護(hù)面膠。

碳纖維布施工方法為沿縱向粘貼一層雙向碳纖維布，沿裂縫兩端各向外延伸50cm長度。在梁板部位存在橫向裂縫的，沿裂縫方向粘貼三層雙向碳纖維布。

3.2.2 墩柱豎向裂縫處理

裂縫處理方式同上。

3.3 施工注意事項

3.3.1 加固適宜環(huán)境條件

加固施工宜在5～35℃的條件下進(jìn)行，相對濕度控制在95%以下。

3.3.2 卸 荷

為減輕和消除新粘貼碳纖維布的應(yīng)力-應(yīng)變滯后現(xiàn)象，施工前宜對構(gòu)件適當(dāng)進(jìn)行卸荷，主要通過交通組織限制車輛數(shù)量、重量、速度等以減少活載，必要時可以封閉交通。

3.3.3 混凝土表面處理

對于混凝土構(gòu)件結(jié)合面的表面處理，應(yīng)遵循清潔干燥、宏觀平整、微觀粗糙的原則。將混凝土打磨平整直至露出混凝土結(jié)構(gòu)新面（見圖3），平整度應(yīng)達(dá)到5mm/m，完成后表面應(yīng)先用硬毛刷沾丙酮或工業(yè)酒精刷除浮油污物及灰渣，再用冷水沖洗晾干?；炷帘砻嬗休^大麻面或凹坑時，用配比好的浸漬膠和水泥按1：1的質(zhì)量比攙和攪勻后作為找平膠對凹陷和破損處進(jìn)行修補找平。另外結(jié)構(gòu)的拐角處需打磨成圓弧狀，圓弧半徑R對于梁不小于20mm，對于柱不小于25mm。

圖3 梁底打磨處理

3.3.4 浸漬膠的配制與涂刷

將加固膠A、B劑按5：2的體積比進(jìn)行配比，注意保證A、B劑充分混合均勻，用滾筒刷或油漆刷均勻涂抹在粘貼位置。首層底膠宜薄薄地涂抹一層，涂刷加厚膠層時用包布木錘密集地敲實之后，用刮板抹平去除氣泡。若出現(xiàn)孔洞，應(yīng)對此處涂抹略厚的膠體，待其填實后用刮板刮平，保證表面平整并控制膠體厚度在0.3mm左右。

3.3.5 粘貼纖維布

在膠體適用期內(nèi)，快速將纖維布嚴(yán)密對齊粘貼到浸漬膠體上。粘貼時從中部開始粘貼，向兩側(cè)適當(dāng)用力鋪開，使纖維布不留空隙地與浸漬膠粘合，浸漬膠在布材周圍少量壓擠出為宜。

對于纖維布粘貼的縱橫向接長接寬的搭接長度，受力方向不小于100mm，非受力方向不小于50mm，多層粘貼的搭接位置應(yīng)相互錯開不小于200mm；搭接位置避開構(gòu)件應(yīng)力最大區(qū)域。

3.3.6 施工質(zhì)量檢驗

碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)質(zhì)量可用錘擊法進(jìn)行檢查，要求總有效粘結(jié)面積大于總粘結(jié)面積的95%。

3.3.7 養(yǎng)護(hù)措施

在正常環(huán)境下，膠體完全固化達(dá)到設(shè)計粘貼強度需要7d的養(yǎng)護(hù)時間。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，應(yīng)避免粘貼的碳纖維布受到太陽直射和雨水影響，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)覆蓋薄膜以防止灰塵降落。

東埭大橋碳纖維布粘貼加固法處理效果如圖4所示。

圖4 橋梁碳纖維布粘貼加固法處理效果

4 結(jié)語

目前橋梁結(jié)構(gòu)的維護(hù)、修復(fù)和加固已經(jīng)逐漸成為結(jié)構(gòu)工程關(guān)注的一個焦點，粘貼加固法可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)不同部位加固修復(fù)。通過實際工程纖維材料加固施工案例，采用碳纖維布加固法施工簡便、快捷，加固效果好。

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U445.7+2

A

2095-2066（2016）29-0197-02

2016-9-30