橋梁加固施工中粘貼鋼板技術的應用

周長春

（江西省宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心豐城分中心，江西豐城 331100）

0 引言

對于橋梁工程而言，在運營一段周期以后往往受到車輛荷載、環(huán)境等因素影響出現病害問題，例如橋梁結構裂縫、橋墩裂縫等病害問題。因此，為了保證橋梁的穩(wěn)定性，需要對病害橋梁進行加固處理，而在橋梁加固工程中由于粘貼鋼板技術具備施工方便、施工效果好、技術工藝成熟等特點，在橋梁加固工程中得到了廣泛的應用。因此，對粘貼鋼板施工技術進行分析，明確技術操作要點有利于提升橋梁加固工程的整體效果。

1 粘貼鋼板加固技術適用條件及優(yōu)勢

1.1 技術適用條件

對于粘貼加固技術來說，該技術在鋼筋混凝土結構受彎、受拉以及偏心較大的情況下進行加固施工，同時該技術在施工溫度在-20～60C 之間、相對濕度不足70% 且沒有化學腐蝕的條件下應用效果最佳。粘貼鋼板加固技術適用條件為：混凝土標號無法滿足要求，必須通過加固方式提高結構的強度性能；路面結構的荷載集中位置需要進行加固處理；火災后梁體結構損壞需要加固處理；減震加固處理；柱軸壓超出標準。

1.2 技術優(yōu)勢

其一，設計方案簡單、操作方便、加固施工效果良好、使用范圍較廣。

其二，不需要改變結構形式，不會對結構的荷載產生不利影響，在加固環(huán)節(jié)只需要利用原有的結構就能實現加固處理。對于原結構的抗彎、抗剪性能增加效果較為明顯，通過加固以后能提高原結構總體性能提升。

其三，通過粘貼鋼板加固技術的應用，橋梁結構的含鋼量得到增加，橋梁原有結構抗拉能力得到增強，能夠提升橋梁抗荷載能力。

其四，結構膠強度應滿足要求，從而提升鋼板粘貼質量，讓受力條件得到改善，達到加固施工性效果。

其五，在橋梁加固中采用大面積粘貼鋼板加固技術，能夠對原有的混凝土結構進行全面保護減小混凝土裂縫發(fā)生概率，在一定的范圍內提升原有結構的抗裂能力。

2 粘貼鋼板技術應用原則

在橋梁加固工程中粘貼鋼板加固技術應用，需要按照以下原則進行施工，從而保證橋梁加固效果符合設計要求。

2.1 可行性原則

在橋梁加固工程中，并非所有橋梁病害問題都可以粘貼鋼板加固施工技術進行處理的，一般來說，對受力作用引起的病害問題，采取該加固技術取得的效果比較好，而對混凝土構件強度在C15 范圍時采取該技術取得的效果不好。因此，在加固技術應用時需要遵循可行性原則進行施工，如此才能發(fā)揮出粘貼鋼板加固技術的作用價值。

2.2 細節(jié)控制原則

在橋梁加固工作中，采用粘貼加固技術需要按照細節(jié)控制原則進行施工。在加固環(huán)節(jié)需要規(guī)范加固工藝流程，明確施工標準做好施工過程現場的質量控制。同時，在粘貼加固技術應用時還需要按照施工條件做好施工溫度控制，一般而言施工環(huán)境的最佳濕度要控制在70% 以內，施工溫度要控制在-20C～60C范圍內。

3 工程概況

該橋梁項目總長度68.5m，上部結構設計為25m+25m+25m 三跨連續(xù)鋼筋混凝土梁橋。隨著當地經濟高速發(fā)展，超載超限車輛數量持續(xù)增多，對橋梁產生過大的沖擊和影響，已無法滿足正常運行的要求。因此，為了滿足橋梁承載能力要求，2010年，江西省宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心豐城分中心對該橋梁實施加寬設計，在設計階段考慮到加寬位置與原有橋梁位置保持一致，故將兩側人行道調整為中央分隔帶。但多年后原結構的承載性能已無法滿足車輛運行荷載要求，此后橋梁管理部門對原橋梁結構進行運行情況分析，發(fā)現主梁底部結構出現風化、碳化、剝落、鋼筋銹蝕等嚴重問題，橋梁結構性能下降明顯，支撐端部位的斜向裂縫寬度損壞嚴重，主梁跨中周邊區(qū)域梁底產生裂縫。

經過技術人員分析，由于當時設計的強度指標與剛度指標滿足不了實際要求，加之在超載超限的影響使得交通荷載不斷影響下，進而出現不堪負重的現象。管理部門以專家的綜合分析最終選擇使用粘貼鋼板技術對原橋梁結構進行加固施工，以期提升橋梁總體性能。

4 橋梁承載能力影響因素分析

4.1 設計影響

該橋梁在設計的過程中由于設計方案不完善、計算數據偏差大問題存在，這就導致工程在施工中出現工程質量問題。

4.2 施工圖紙不完善影響

在設計施工圖紙時，對于一些結構較為細致的部位相關的參數表明不夠詳細，這就導致施工時出現施工誤差問題。例如在鋼筋布設時，由于鋼筋接頭的細節(jié)標準不到位，這就給工程開展造成一定的影響。此外，支座鋼筋預埋深度不合格等情況，也會對工程質量產生影響。

4.3 計算錯誤影響

在橋梁加固設計的過程中一旦存在計算錯誤的情況，就會導致橋梁存在安全隱患。例如在測算混凝土受到二次應力、拱橋卸載徐變、干燥收縮參數時，若設計人員能力不足、計算數據出現偏差或特殊部位處理不當均會導致安全事故。

4.4 結構不合理影響

確定橋梁設計方案時應綜合分析當地的經濟條件、水文狀況、施工技術等因素，選擇最佳的設計方案。應選擇合適的橋梁結構形式和截面尺寸，做好墩高處理、橋梁跨徑劃分。但是從現狀分析可以了解到，在橋梁結構設計的過程中由于沒有做好相關結構形式以及截面尺寸的優(yōu)化設計，導致相關的結構質量下降，橋梁建設完成以后在受到車輛荷載以及環(huán)境因素影響下就會出現各種病害問題。

4.5 施工技術影響

施工技術也是影響工程質量的原因之一。比如，在橋梁基礎結構施工時，若采用鉆孔灌注樁技術施工，在技術操作環(huán)節(jié)對于鋼筋的布設或混凝土澆筑控制不當都會對橋梁工程質量造成影響。再如，在上部結構施工時模板安裝不到位容易出現混凝土澆筑漏漿等情況，此類問題出現也會給工程的質量埋下隱患。

4.6 外界因素

車輛持續(xù)性碾壓作用，交通事故發(fā)生后產生碰撞的影響，周邊地質結構發(fā)生沉降、地震災害、泥石流災害等情況，都將對橋梁結構產生嚴重的破壞和影響，進而出現結構損壞嚴重、承載性能下降等問題，給橋梁的正常運行帶來負面影響。

5 加固方案設計

橋梁加固方案制定之前，需要對橋梁病害類型進行分析，在掌握橋梁加固要求的基礎上選擇強度相對較差的邊幅橋進行試驗分析，對橋梁結構荷載試驗檢測，在此次工程中采用2 輛重量為420kN 的三軸載重汽車進行試驗。試驗環(huán)節(jié)按照1∶2∶2 的比例分配前后軸重進行檢測，試驗結果顯示：原橋梁結構的偏載最大彎矩為181.1kN·m，設計荷載為168.7kN·m，靜載效率為1.067kN·m。

同時，考慮橋梁主跨位置存在的裂縫問題，為了提升橋梁中跨的抗彎能力，在加固處理中應使用1 層4mm 厚和2 層6mm 厚的鋼板分別粘貼到主梁側面與副梁底面，保證各個結構部位的強度性能與承載性能合格。

在此次加固方案中，為了能夠確保加固位置抗壓強度、耐久性和彈性性能滿足施工要求。采用了性能優(yōu)越的鋼板，鋼板的強度為343MPa。由于黏結面板的黏結強度在一定的范圍上受到黏結劑性能與加固位置的影響，因此在該工程加固中選擇了高等級的黏結劑，同時混凝土強度控制在C15 等級以上。此外，原橋面主梁側面粘貼加固施工過程中，鋼板寬度不超過梁體高度1/3 即為合格。粘貼加固點之外的鋼板錨固長度須符合設計要求，受拉區(qū)錨固長度為600mm以上，承載能力為600t 以上，錨固區(qū)域內布置U 型螺栓。

6 加固施工工藝

6.1 施工準備及粘貼面處理

在粘貼鋼板施工之前，針對存在露筋與保護層脫落的問題，須將其松動處理而后再進行鑿除，鑿除的過程中首先將銹蝕的結構清理干凈，而后用強度性能較高的混凝土材料修補。粘貼加固開始前，需要對裂縫進行處理，而后通過釘錘將裂縫兩側2cm 范圍內雜物清理干凈，將裂縫的開口位置制作為4cm 寬度的V型槽，使用鋼刷、空壓機將其清理干凈，再使用干凈棉布蘸丙酮溶液擦洗，待干燥后灌入改性環(huán)氧砂漿材料進行填充。最后，將原橋梁結構表面清理完畢后進行粘貼鋼板施工，操作過程中為保證表面沒有污染物，使用角磨機將表面1～2mm 結構清除掉，然后使用找平膠填補凹陷。

6.2 加壓固定系統(tǒng)

在該橋梁加固工程中，加固系統(tǒng)主要是由千斤頂、頂桿、墊板等設備組成。加壓固定施工過程中需要使用足夠的壓力，并將其他部分的荷載卸除確保鋼板與被加固的部位同時承載、共同受力。此外，副梁加壓固定系統(tǒng)主要由角鋼結構與墊板以及膨脹螺栓組成，在該系統(tǒng)使用之前，需要做好加固結構螺栓孔位的控制從而提升鋼板的緊固性。此外，等到系統(tǒng)部署完畢以后，利用螺栓抗剪力實現副梁梁體與粘貼鋼板的共同受力，從而在最大層面上將補強效果發(fā)揮出來。

6.3 粘貼劑配置

在此次項目應用的環(huán)氧樹脂黏結劑配比為：環(huán)氧樹脂∶二丁酯∶乙二胺∶水泥=100∶10∶6∶300～400，同時加入一定比例的丙酮。制作時先加入環(huán)氧樹脂與二丁酯，攪拌到無黏結后加入水泥再攪拌到糊狀后加入二乙胺，攪拌均勻即完成黏結劑的制作。

6.4 鋼板粘貼

在橋梁加固的過程中，首先進行表面加固處理，處理結束后在表面涂抹一層20mm 的改性環(huán)氧樹脂黏結劑。涂抹結束后進行表面加固處理，施工環(huán)節(jié)為了保證多余的環(huán)氧樹脂膠漿可以順利施工，可以選擇擰緊螺栓方式增加壓力提升粘貼密實度。最后待達到密實度的要求后，在粘貼好的鋼板表面均勻涂抹一層環(huán)氧砂漿，厚度以20mm 為宜，再粘貼第二層鋼板。值得注意的是，為了使粘貼加固質量合格，應先利用鋼絲刷清理螺栓表面，并且在環(huán)氧樹脂材料罩面涂抹兩層防銹漆做好防護處理，這樣才能提升粘貼鋼板的質量。

6.5 粘貼加固效果檢驗

粘貼鋼板的粘貼性能非常高，在粘貼施工時飽和度可以達到100%。因此在進行加固部位檢測時可以通過小錘輕敲，利用聲音判斷是否存在問題，同時也可以選擇超聲方法檢測，查看是否存在質量問題。在該工程中主要是選擇了超聲檢測方法進行檢測，通過檢測發(fā)現此次橋梁中加固結構并未出現問題，錨固范圍內有效黏結面積達到設計標準，相關參數為93.4%，非錨固范圍內有效黏結面積為82.1%，相關參數達到設計標準的要求。主梁結構部分級加載好荷載檢測參數見表1。

表1 主梁荷載檢驗結果對比

應變撓度技術指標檢驗系數相對殘余度變形（%）檢驗系數相對殘余度變形（%）17.6 5.4加固后加固前1.17 0.48 21.8 4.3 0.86 0.31

從表1 可以看出，鋼板粘貼加固以后主梁殘余變形降低明顯，表示該結構的彈性性能恢復效果良好。同時應變系數、撓度系數都有所降低，這說明主梁結構承載性能符合要求，滿足公路橋梁-Ⅰ級荷載的標準。

7 結語

綜上所述，在橋梁加固工程中采用粘貼鋼板加固技術可以改善橋梁病害問題，能夠在一定的范圍內提升橋梁結構的質量。但是需要注意的是，粘貼鋼板加固技術的適用范圍是有針對性的，并不是適用于各種橋梁病害問題。所以，在今后的研究中，需要加大力度對粘貼鋼板加固技術進行研究，通過查看國內外先進案例采取科學的施工方案進行施工，同時還可以引進一些新的技術措施，提升粘貼鋼板加固技術的應用效果，這樣才能為橋梁加固工程奠定良好基礎。