橋梁加固工程中錨貼鋼板技術應用分析

文/藍賢忠

1 前言

橋梁工程在應用一段時間后就會受到車輛荷載以及環(huán)境因素的影響，使自身功能逐漸衰退，導致結構的安全及穩(wěn)定性不能滿足實際要求。因此，施工單位需要定期對舊橋進行加固處理，以提高它的承載力，使其能夠滿足現(xiàn)代交通的實際需求。在橋梁加固工程施工階段中，錨貼鋼板技術作為一種新型的技術策略，可以提升橋梁的安全性及穩(wěn)定性，因此對該技術的應用方式進行研究，總結出切實可行的技術方案具有相當?shù)膶嵱脙r值。

2 錨貼鋼板加固

2.1 錨貼鋼板加固法

錨貼鋼板加固法的主要施工原理是在混凝土結構表面應用專業(yè)性異型鉚釘把鋼板直接固定在結構表面上，以保證結構承載性能符合要求，屬于新型加固補強的結構形式。該方式在鋼筋混凝土結構表面加固、補強方面是非常有效的，應用效果非常好，完全能夠達到混凝土結構強度性能的要求。

錨貼鋼板加固法是以粘鋼加固法為基礎研發(fā)出的新型技術，直接通過錨貼的方法進行鋼板的加固性處理，能夠保證混凝土結構性能得到提升，滿足承載性能的要求。其與粘鋼法的差異主要是在混凝土表面使用異型鉚釘?shù)姆绞胶弯摻?、混凝土進行錨接施工，讓鋼板和混凝土結構形成整體結構，達到協(xié)同運行的要求，為結構總體性能提升起到一定的促進作用[1]。

2.2 錨貼鋼板加固法的優(yōu)點

在同等條件下使用錨貼鋼板進行加固施工，不僅能夠提升橋梁的抗剪能力，還可以強化整體結構的高度。同時，對橋梁的沿線進行優(yōu)化，大大提高了整體結構的安全性以及穩(wěn)定性。該技術在應用的時候具備施工方便、施工質量好等特點，能夠在一定程度上減少外界因素形成的荷載問題[2]。

2.3 錨貼鋼板加固法施工工藝

錨貼鋼板加固法進行施工，先制作鋼板結構，再處理混凝土、鋼板表面，然后制作膠液材料，涂刷膠液材料，最后鉆孔、打鉚釘固定鋼板，加固施工后需進行質量檢驗，以保證結構的性能符合工程的要求。鋼板條在制作時需要結合錨貼鋼板的規(guī)格來加工鋼板條，然后在錨接的位置上進行鉆孔，為粘貼鋼板提供基礎條件。鋼板條制作過程應達到平整度的要求。如果制作形成鋼板箍結構，則應該確保其比鋼板箍結構部件的尺寸大1～1.5mm。另外，施工人員還要進行混凝土結構表面的處理，將松散材料全部清理掉，混凝土表面基本達到平整度的要求，并且使用角磨機對鋼板黏結面進行打磨處理，達到平整度標準，然后用鋼絲刷進行表面浮渣清理，不能有任何殘渣存在。

對于有凹陷問題的混凝土結構，應及時修補處理，以達到平整度標準。另外，鋼板表面處理也非常重要，使用磨光機將表面打磨出金屬光澤，然后使用粗砂輪片打磨出粗糙的表面，達到連接性能的要求。制作、涂刷膠液，配制完膠液后，使用抹刀將其涂刷到混凝土表面，厚度為1～3mm 為宜，中間位置厚，周邊位置薄，并且使鋼板黏貼到規(guī)定的位置上。鉆孔、打鉚釘進行鋼板的結構固定，鋼板黏貼到規(guī)定的位置并進行鉚釘孔打孔施工，將異型鉚釘打入規(guī)定位置。

同時，用鉚釘進行鋼板拉伸處理，確保受力達到要求，符合拉緊的標準，然后把鋼板直接固定到加固件表面，膠液從周邊區(qū)域內擠出。最后進行質量檢查，各項施工材料均有出廠合格證，并做好現(xiàn)場抽樣檢查。鉚釘需要進行現(xiàn)場抽檢，實驗室檢測后確定單個鉚釘?shù)目辜裟芰^40kN 才合格，以保證結構性能合格，提高施工質量水平[3]。

3 工程應用

3.1 工程概況

某工程項目是高架橋項目，設計方案中上部結構設計為5×45m 單箱單室預應力混凝土連續(xù)梁的結構形式，箱梁結構高度尺寸為3m，頂板結構寬度尺寸為12m，底板結構寬度為5.4m，實行頂推法施工方案。下部結構設計以鋼筋混凝土薄壁墩身、鉆孔灌注樁結構為主。橋梁工程按照平原微丘區(qū)地形條件進行設計，為雙向四車道的形式，是當?shù)刂匾煌ɑA設施組成部分。設計荷載：汽-超20，掛-120，車輛行駛速度設計為100km/h。該高速公路項目于1995年投入運營，經(jīng)過多年的使用，其受到了很多因素的干擾和影響，橋梁結構上部各個跨部分腹板均存有開裂問題，尤其是一些結構發(fā)生表面混凝土材料剝離、鋼筋與鋼絞線裸露的情況，需要立即進行加固維修處理[4]。

3.2 病害分析

從該高速公路橋梁項目的病害問題分析發(fā)現(xiàn)，其主要包括裂縫、露筋、蜂窩、麻面、鋼筋與鋼絞線裸露等，腹板結構發(fā)生嚴重的裂縫問題，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)導致這些病害問題的主要原因有以下幾項。

3.2.1 橋梁通行荷載超出標準要求，造成腹板結構受到較大外部作用力而產(chǎn)生的開裂的問題。隨著我國公路網(wǎng)絡逐步建設和運行，公路交通通行量大幅度的增加，橋梁上部荷載超出標準的情況日益增多，貨運車輛的單車重量已經(jīng)嚴重超出該橋梁的設計參數(shù)值，這些超載車輛的通行比例過高，造成梁體結構的荷載裂縫明顯，極大地影響了橋梁的正常運行，甚至會誘發(fā)嚴重的安全風險，造成人們生命安全無法保障。

3.2.2 預應力鋼束防護效果嚴重不足。由于橋梁工程結構采用的是體內預應力鋼絞線束的結構形式，因此在現(xiàn)場施工時壓漿工藝、自然環(huán)境等方面的干擾和影響，造成預應力鋼絞線結構產(chǎn)生嚴重的銹蝕問題，出現(xiàn)結構的嚴重病害問題，極大地威脅到橋梁運行的安全性。預應力鋼絞線是整個橋梁的主要承載結構部分，一旦出現(xiàn)銹蝕問題，會導致結構承載性能下降，鋼絞線的質量受到威脅，承載力嚴重不足，給整個項目在提升運行效果方面帶來不利影響。因此，就該橋梁來說，鋼絞線問題的出現(xiàn)導致橋梁運行安全性無法保證。

3.2.3 施工方面的原因。由于該橋梁項目采取頂推法方案進行施工，各個施工環(huán)節(jié)的混凝土齡期有著一定的差異，如果在不同的結構部分結合面施工中不能達到規(guī)定標準要求，兩種齡期混凝土結合效果變差，造成這些部位的結構性能薄弱，彈性模量相對較小，造成預應力鋼束松弛、損失等問題。還有就是施工環(huán)節(jié)存在趕工期的情況，造成質量控制難以達到要求，影響總體的運行效果和性能[5]。

3.3.3 設計方面的原因。因為該橋梁設計時間比較早，盡管我國在交通領域的長期發(fā)展中取得了很大的成績，但是以往設計經(jīng)驗并不充分，技術水平相對較低，設計規(guī)范也明顯的不足，所以造成設計方案自身存在著一定的缺陷和問題，尤其是耐久性方面的重視度不足，給整個橋梁運行效果的提升帶來不利的影響。根據(jù)目前實際情況分析發(fā)現(xiàn)，該橋梁的設計中，并未設置縱向預應力彎起鋼束，也沒有布置相應的腹板支撐鋼筋，進而造成結構支撐力不足。雖然高架橋箱梁結構的高度尺寸為3m，截面尺寸較大，但是主拉應力的抵抗性能明顯不足；高架橋箱梁斷面在設計中，除了支點的長度范圍內腹板厚度尺寸在50cm左右，其他的腹板結構厚度為35cm，這一設計方案符合設計標準要求，但是由于安全性儲備能力、富裕度不足，一旦外部荷載超出設計允許值，就會導致橋梁結構損壞，給安全性帶來不利影響。

3.3 加固措施

經(jīng)過全面深入的分析，需要做好橋梁的加固與補強的處理，滿足下述目標要求：保證該橋梁可以達到正常運行的標準，承載性能滿足標準要求；提高腹板結構主拉應力抵抗性能水平，防止裂縫問題進一步擴大；提高箱梁最小應力儲備，促進安全儲備能力的提升。對于檢查后發(fā)現(xiàn)箱梁腹板抗剪承載性能較小的狀況，通過下述加固措施處理。

3.3.1 箱梁內部需要設置縱向預應力彎起鋼束結構，保證橋梁承載性能滿足要求，減小腹板主拉應力，確保加固結束后讓橋梁符合公路-I 級標準，具備足夠安全儲備。

3.3.2 箱梁腹板內側在60o方向上對稱設置錨貼鋼板結構形式，鋼板之間間隔距離為1250mm，鋼板結構尺寸為5mm×80mm×2500mm，每條鋼板需要先用結構膠進行黏貼處理，然后從中間向兩側同時使用17條異型鉚釘完成錨接處理，保證腹板質量。

4 結語

實踐證明，在本次橋梁加固工程中，科學合理運用錨貼鋼板技術，能有效保障橋梁質量及延長橋梁后期的使用時間，并對橋梁的承載力有了較大提高，該橋梁在投入運營一定時間發(fā)現(xiàn)加固效果良好，得到了相關單位的一致認可，滿足了當前橋梁運行需要，錨貼鋼板技術值得廣泛推廣。