淺談外粘鋼板法在橋梁受壓構(gòu)件加固處理的應(yīng)用

陽延峰 陽桃峰

(浙江天一交通建設(shè)有限公司,浙江臺州 318000)

淺談外粘鋼板法在橋梁受壓構(gòu)件加固處理的應(yīng)用

陽延峰 陽桃峰

(浙江天一交通建設(shè)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(gòu)件進(jìn)行加固補強處理,結(jié)合二廣高速湖南段某連接線公路施工處理經(jīng)驗,介紹外粘鋼板法在橋梁受壓構(gòu)件加固處理中的應(yīng)用。

橋梁施工 老橋加固 外粘鋼板法 受壓構(gòu)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(gòu)件混凝土強度滿足不了設(shè)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(gòu)件進(jìn)行補強加固處理,使之加固處理后能滿足設(shè)計使用要求。本文結(jié)合二廣高速湖南段某連接線公路施工處理經(jīng)驗,介紹外粘鋼板法在橋梁受壓構(gòu)件加固處理中的應(yīng)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(jié)構(gòu)型式為3*20m的現(xiàn)澆混凝土箱梁橋,在交工驗收預(yù)檢中,經(jīng)取芯試驗檢測發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象,原設(shè)計該立柱C30混凝土,經(jīng)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(jié)果時,上部現(xiàn)澆箱梁已施工完畢。返工處理非常困難,且造成的經(jīng)濟損失巨大,工期也不允許。經(jīng)多方論證,決定對該立柱進(jìn)行加固補強。

2 加固方案與設(shè)計

2.1 加固方案的確定

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國公路中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但由于諸多原因,造成混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。目前對混凝土結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)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(jù)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(jìn)行比選：(1)碳纖維加固法主要用于保護(hù)層厚度不足,對構(gòu)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(jìn)行大量植筋,已確保補強構(gòu)件的對原結(jié)構(gòu)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(gòu)件破壞比較大,考慮到主要受力還是在原構(gòu)件上。如補強中又對原構(gòu)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(gòu)件,施工簡單快速,效果可靠的原則,采用外粘鋼板法進(jìn)行該立柱的處理。外貼鋼板法,該施工工藝對粘結(jié)所用的膠要求比較高,依照《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/TJ22-20084.6.1條“橋梁加固用膠黏劑,根據(jù)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(gòu)件的加固,B級膠用于一般結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的加固?！?.6.5條“粘貼鋼板或型鋼用的膠黏劑,其安全指標(biāo)必須符合4.6.5的規(guī)定?！睘榱吮ｋU起見,我們選用了規(guī)范上A級膠,采購時選用了正規(guī)廠家,膠水進(jìn)場后按規(guī)范進(jìn)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(jìn)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(jié)果

表2 外貼鋼板施工質(zhì)量檢驗內(nèi)容、方法

圖3 機械型錨栓施工工藝流程圖

2.2 加固設(shè)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(jié)劑一般采用結(jié)構(gòu)膠,其各項強度指標(biāo)必須符合《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/TJ22-2008中的有關(guān)規(guī)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(shè)計值應(yīng)符合《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)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(jù)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)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(nèi)徑1.4m,弧度長0.84m,間距26CM,高度和原構(gòu)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(jié)果見表1。設(shè)計施工圖見圖1。

3 施工工藝與質(zhì)量控制

3.1 施工工藝

粘鋼加固混凝土承重結(jié)構(gòu)時,注入法施工應(yīng)按下列框圖的程序進(jìn)行。(圖2所示)

(1)材料準(zhǔn)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(yīng)與鋼板受力方向垂直,鋼板黏結(jié)面應(yīng)有一定的粗糙度,鋼板外露面必須除銹至呈現(xiàn)金屬光澤并保持干燥。(c)按錨栓設(shè)計位置對鋼板鉆孔。孔的邊緣應(yīng)清除毛刺。2)膠黏劑：膠黏劑應(yīng)滿足設(shè)計要求的各項力學(xué)指標(biāo)和耐久性要求。其質(zhì)量應(yīng)符合《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》(JTC/TJ22-2008)第4章的相關(guān)規(guī)定的A級膠。

(2)施工前應(yīng)該按設(shè)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(yīng)先按有關(guān)規(guī)定予以修補。被粘混凝土表面應(yīng)除去疏松、浮渣和油垢污物。然后進(jìn)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(nèi)的混凝土,或濕度較大的混凝土,須進(jìn)行人工干燥處理。

(4)檢查鋼板尺寸是否與設(shè)計圖紙相符。對鋼板粘接面,須進(jìn)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(xiàn)金屬光澤。粗糙程度越高越好,打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。對銹蝕嚴(yán)重鋼板,應(yīng)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(yīng)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(jié)劑配制應(yīng)由專人負(fù)責(zé),按產(chǎn)品說明書的規(guī)定配制。攪拌時不得有任何雜質(zhì)和水混入。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場氣溫,配制每次數(shù)量。膠水分封口膠和黏結(jié)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(xiàn)密封不嚴(yán)現(xiàn)象。密封施工一天(25℃)后即可進(jìn)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(yīng)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(dāng)加壓,以膠液剛從鋼板邊溢出為度。靜置,固化。

(8)根據(jù)粘膠劑產(chǎn)品說明書,固化時間結(jié)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(yīng)進(jìn)行防銹保護(hù)。并應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范和設(shè)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(jié),可粘一層鉛絲網(wǎng)或點粘一層豆石。

(11)用螺栓固定時,螺栓帽應(yīng)用環(huán)氧樹脂水泥砂漿封住。

3.2 施工質(zhì)量控制

外貼鋼板施工質(zhì)量檢驗內(nèi)容、方法見表2。

3.3 施工安全及環(huán)境保護(hù)

(1)橋梁加固施工,必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程,建立健全安全生產(chǎn)管理制度。

(2)采用化學(xué)材料施工時,應(yīng)符合以下規(guī)定：1)配制化學(xué)漿液的易燃原料應(yīng)密封保存、遠(yuǎn)離火源。2)配制及使用場地必須通風(fēng)良好,操作人員防護(hù)應(yīng)符合有關(guān)勞動保護(hù)規(guī)定。3)工作場地嚴(yán)禁吸煙、明火取暖,并配備相關(guān)的消防設(shè)施。4)施工完成后,現(xiàn)場及結(jié)構(gòu)內(nèi)不應(yīng)遺留有害化學(xué)物質(zhì)。

(3)橋梁加固施工應(yīng)嚴(yán)格控制對原結(jié)構(gòu)的損傷。

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

(5)橋梁加固施工,應(yīng)采取必要措施保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)語

在選擇加固處理方案時應(yīng)本著可靠、盡量不破壞原有構(gòu)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(gòu)件中采用較為普遍,在事前經(jīng)過多方論證,查詢相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上,本文突出在受壓構(gòu)件中采用,也是一種嘗試,該橋通車運營兩年來,經(jīng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG/T J23-2008.《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2008.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG/T J22-2008.《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》[S].北京：人民交通出版社,2008.