粘貼鋼板加固法.doc

精品文檔一、粘貼鋼板加固法原理鋼板粘貼補強法是：采用環(huán)氧樹脂系列粘接劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構物的受拉區(qū)域薄弱部位，使之與結構物形成整體，用以代替需增設的補強鋼筋，通過鋼板與補強結構的共同作用，提高其剛度，限制裂縫開展，改善鋼筋及混凝土的應力狀態(tài)，提高梁的承載能力，以達到補強效果一種加固方法。用粘貼鋼板來加固橋梁，在國外已得到廣泛的應用，國內也有不少實例，這是因為這種加固法具有以下優(yōu)點：（1）不需要破壞被加固的原有結構物；（2）加固工程質量要求很高，但施工時并不要求高級的專門技術人員操作；（3）加固工程幾乎不增大原結構物的尺寸；（4）能在短期內完成加固工程；（5）幾乎可以不改變具有歷史價值建筑的原有藝術特點。粘貼鋼板加固的常用形式有：板梁橋或T梁橋梁底粘貼縱向鋼板加固、箱梁或T梁（或工字梁）梁腹粘貼斜向鋼板加固、懸臂梁牛腿或掛梁端部粘貼鋼板加固、拱橋拱圈粘貼鋼板加固等。為保證鋼板與被加固的構建形成整體，鋼板必須有足夠的錨固長度，粘結劑具有足夠的粘結強度和耐久性。為避免鋼板脫膠拉開，端部可用加緊螺栓固定，但必須注意不要對構建截面造成不必要的損傷。二、鋼與混凝土的粘結強度加固時粘貼上的鋼板，能否與原構件混凝土整體協(xié)同工作，取決于鋼板與混凝土之間的粘貼強度。就鋼與混凝土的粘貼抗剪強度和粘貼抗拉強度進行如下實驗：(1)在C40級的混凝土立方體試塊上，用結構膠結粘合兩塊大小相同的鋼板，在結構膠完全固化后，進行剪切實驗（如圖1）。結果表明，剪切破壞發(fā)生在混凝土，而不再粘結面上，混凝土的破壞面大于粘合面?？梢姡辰Y抗剪強度大于混泥土的抗剪強度。（2）粘結抗拉實驗把兩塊鋼板對稱的粘結在C40級的混凝土立方體試塊上，進行抗拉實驗（如圖）結構表面，拉斷面發(fā)生在混凝土試塊上，而粘結面完好，混凝土的破壞面大于粘合面?？梢?，粘結抗拉強度大于混凝土的抗拉強度。上述實驗表面，用結構膠粘結的鋼板與混凝土，無論其粘結抗剪，還是粘結抗拉，破壞均發(fā)生在混凝土，粘結強度取決于混凝土的鋼板自身強度。因此，鋼板與混凝土的粘結抗剪、粘結抗拉強度，可取等于混凝土的抗剪強度、軸心抗拉強度。三、粘貼鋼板加固設計首先，應對橋梁存在的病害與產生缺陷的原因進行分析，當確定采用粘貼鋼板進行加固后，根據病害與缺陷的所在部位，確定鋼板的規(guī)格和粘貼部位和形式。一般將鋼板粘貼在被加固的橋梁結構受力部位的外邊緣，以便充分發(fā)揮粘貼的鋼板強度與作用，同時封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土變形，從而有效地提高被加固構件的剛度和抗裂性。設計時，可根據需要與可能在不同的部位粘貼鋼板，有效地發(fā)揮粘鋼構件的抗彎、抗剪、抗壓性能。(1)為了提高橋梁結構的抗彎能力，一般在構件的受拉緣的表面粘貼鋼板，使鋼板與原結構形成整體來受力，此時以鋼板與混凝土粘結處的混凝土局部抗剪切強度控制設計。合理與安全的設計應控制在鋼板發(fā)生屈服變形前，粘結處混凝土不出現剪切破壞。(2)當橋梁結構的主拉應力區(qū)斜筋不足，為了加固和增加結構的抗剪切強度時，可將鋼板粘貼在結構的側面（如圖2），并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45-60)，以承受主拉應力。(3)補強設計時，鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮將鋼板換算成鋼筋，原有構件承受恒載與活載，增加的鋼板承受原有構件承受不了的那部分活載。(4)在構件設計時，加固用的鋼板可按實際需要采用不同的形狀，但鋼板的厚度必須比計算出的厚度大些。用于抗彎能力補強的鋼板尺寸應盡可能薄而寬、厚度一般為4-6mm，較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應構件表面形狀。用于抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚點，可依設計而定，一般采用10-15mm。(5)設計鋼板長度時，應將鋼板的兩端延伸到低應力區(qū)，以減少鋼板錨固端的粘結應力集中，防止粘結部位構件出現裂縫或粘貼鋼板被拉脫現象的發(fā)生。(6)粘鋼法加固橋梁，如何確保鋼板和外加固構件形成整體受力是加固成功與否的關鍵，所以，在補強設計時，除應考慮鋼板具有足夠的錨固長度、粘結劑具有足夠的粘結強度和耐久性外，為避免鋼板在自由端脫膠拉開，端部可用夾緊螺栓固定，或設置U型箍板、水平錨固板等，并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定，確保鋼板與混凝土之間的粘結力滿足抗拉或抗剪強度的需要。四、下面以粘貼鋼板法加固箱梁為例(1)加固前處理1)仔細鑿除崩裂和起殼的混凝土保護層。為保證修補材料與老混凝土之間在周邊教結良好，鑿除部分的周邊應有碗口形明顯輪廓，周邊輪廓深度至少3cm.2)若鋼筋僅外側(靠保護層一側)銹蝕，則只需鑿除混凝土保護層部分即可;若鋼筋內側也銹蝕，則沿鋼筋周圍的混凝土均要鑿除內側鑿除深度至少2cm以上直至露出好混凝土為止。3)銹蝕的鋼筋必須嚴格除銹，直到露出金屬光澤。（2）修補材料的選擇及相應的稱結面處理方法1)鑿除深度達5cm以上，可選擇C30微膨脹快硬硫鋁酸鹽水泥拌制的小石子混凝土填補，或采用C30水性微膨脹聚合物小石子混凝土填補。填補前必須充分濕潤混凝土表面(無積水)，并在修補前涂刷雙組分混凝土界面劑，在未凝固前就澆筑填補微膨脹小石子混凝土，并用模板頂壓，防止流淌，潮濕養(yǎng)護至少7d。2)鑿除深度小于5cm者或正好位于粘鋼部位，均應選擇強度達C30以上的環(huán)氧樹脂膠砂漿填補。填補前，必須用無油棉絲蘸丙酬仔細清潔教結面(包括鋼筋)并保持干燥;然后用元填料的樹脂膠在教結面上涂敷設薄層，使其浸潤秸合面表面;然后再填補含填料的樹脂膠砂漿。對頂面及側面修補時為了避免樹脂砂漿流淌，應用包裹聚乙烯塑料薄膜的模板頂壓著，并封閉縫隙。（4）粘鋼加固措施1)膨脹加固螺栓孔眼放樣并鉆孔。按施工圖的加固位置，在混凝土黏合面處選用與膨脹加固螺栓相應直徑鉆頭，并用電鉆(沖擊鉆)鉆孔。由于鋼筋混凝土內部有鋼筋，而且鋼筋位置誤差較大，容易在鉆孔時碰到鋼筋阻礙，故事先可用鋼筋探測器確定鋼筋位置，并容許為避開內部鋼筋而適當移動孔眼位置。待混凝土黏合面上孔眼全部鉆成后，用薄紙覆蓋在混凝土面上畫出混凝土孔眼位置;然后覆蓋到鋼板黏合面上，用電鉆鉆取相應孔眼，以使二者孔眼對準;然后把鉆有孔眼的鋼板覆蓋到混凝土翁合面處。核對孔眼位置，如有不吻合還可修正。2）混凝土黏合面表面處理。用斬斧在教合面上依次輕斬混凝土表面，斬斧紋路應與受力方向垂直，除去表層0.2-O.3cm以露出砂石新面，并除去粉粒(可用無油壓縮空氣吹除或用毛刷掃除表面粉粒兒）。用無油棉絲蘸丙酬擦拭混凝土結合面，除去油污。保持混凝土秸合面干燥清潔狀態(tài)。3)鋼板表面處理。鋼板教合面必須進行除銹和粗糙處理。鋼板教合面可用噴砂或平砂輪打磨除銹，直至出現金屬光澤;鋼板教合面應有一定粗糙度，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。用沖擊電鉆在鋼與混凝土底面上鉆孔，鋼板鉆孔按一定間距和錨栓規(guī)格鉆孔后運到工地，鉆孔位置可采用梅花形，如圖2。用無油棉絲蘸丙四周擦拭鋼板結合面，直到用新棉絲蘸丙酣擦拭后不見污垢為止。(5)建筑結構膠配制1)建筑結構膠選擇。選擇磯-JGN型建筑結構膠。它由甲乙兩組分組合而成，甲組料為結構膠基料，乙組料為固化劑。兩組材料配合后必須在30min內使用，否則開2)配合比(質量比)。礬-JGN型建筑結構膠兩個組分的配合比例按該膠說明書采用，配合時稱量必須準確。3）拌和配合工藝。使用易散熱的寬淺軟塑料(聚乙烯)盆或筒作為盛器，容器內不得有水和油污，保持清潔。先稱好并放入需要量的甲組料。然后放入與甲組料相應的事先稱好的一定量的乙組料。必須充分拌和。拌和可用人工，也可用電動攪拌器拌和，一般以后者為好，省力，易拌均勻。攪拌應按同一方向進行，避免產生氣泡;攪拌時，避免臟水分進入容器。（6）建筑結構膠涂敷和黏合工藝1）選擇晴朗、干燥天氣操作。2）將新配好拌和均勻的建筑結構膠，用刮刀(鏟刀)緊密地、均勻地分別涂抹在做過表面清潔處理的混凝土結合面和鋼板結合面處，使之充分浸潤在教合面上。3）在混凝土孔眼中擠入結構膠。塞上脹錨螺栓(脹錨螺栓也要用丙酣擦拭除油污)。4）然后再把結構膠涂抹在鋼板教合面上，使之在板寬中央涂抹膠的厚度達3mm，兩側可薄一些，并由多人共同托住鋼板，對準脹錨螺栓向混凝土教合面合上，并迅速擰緊脹錨螺栓錨固鋼板，使鋼板與混凝土教合面緊密蒙古合，擠出多余建筑結構膠。5）涂膠飽滿程度檢查。用于錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如元空洞聲表示己粘貼密實，否則應剝下鋼板，重新補膠粘貼。（7）固化時間及粘貼質量檢查1)拌和的建筑結構膠，其基本固化時間約24h，此后即可受力。2)同化后，應用小錘輕輕敲擊鋼板，由聲響判斷結結效果。結結面積應不少于90%，否則此結結件不合格，應剝下重新粘貼或采取有效措施補粘或補強。（8）鋼板防銹處理工藝1)鋼板外露部分在涂漆前必須除銹，用丙隅擦去油污，并保持干燥。2)防銹涂料可采用磯-JLN型特防三涂。涂刷特防膠前，鋼板必須除銹，呈金屬光澤，由丙自同除油污，進行嚴格清潔處理后，才可進行涂刷。后涂必須在前涂固化后才能進行。(9)注意事項1)由于清潔劑丙酬是易燃物質，應由專人管理，使用時應嚴格禁止操作者吸煙，以防失火。2)教合面處理必須嚴格按照要求執(zhí)行，粘鋼質量主要取決于建筑結構膠的質量和教合面清潔處理。3)由于拌和配好的建筑結構膠使用期為30mim，因此教合前必須事先做好一切準備工作，然后再配膠。這樣才能保證在使用期內完成結合操作。4)關于鋼板焊接接長工藝:鋼板采用對焊，焊縫與受力方向應成45角。焊縫不應布置在受力最大處，如板的跨中不應設置焊縫。在粘鋼前，應對鋼板焊縫質量進行抽樣試驗，力學試驗合格，才能使用。粘鋼現場工具:常用的工具有電鉆器、電動攪拌器、計量工具、聚乙烯塑料容器等。（10）工程質量驗收1)撤除臨時固定設施后，用小錘輕輕敲擊鋼板是否有空鼓現象，由聲響效果判斷是否密實，或用超聲波法探測教結密實度。如錨固區(qū)小于90%，非錨固區(qū)小于70%時，教結件無效，應重新教結。2)必要時加固后進行荷載試驗。3.2構造規(guī)定（1）采用手工涂膠粘貼的鋼板厚度，不應大于5mm，采用壓力注膠粘結的鋼板厚度，允許達到10mm。（2）對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時，其受拉面沿構件軸向連續(xù)粘貼的加固鋼板因延長至支座邊緣，且應在鋼板的端部（包括截斷處）及集中荷載作用點的兩側，設置U形箍（對梁）或橫向壓條（對板）。（3）當粘貼的鋼板延伸至支座邊緣仍不滿足規(guī)范延伸長度的要求時，應采取下列錨固措施：1對梁，應在延伸長度范圍內均勻設置U形箍（圖1）且應在延伸長度的端部設置一道。U形箍的粘貼高度宜為梁的截面高度，若梁有翼緣（或有現澆板），應伸至其底面。U形箍的寬度，對端箍不應小于80mm對中間箍不應小于受彎加固鋼板寬度的，且不應小于40mm。U形箍的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的，且不應小于4mm，U形箍的間距應符合構造要求。2對板，應在延伸長范圍內通長設置垂直于受力鋼板方向的鋼壓條。鋼壓條應在延伸長度范圍內均勻布置，且應在的端部設置一道。壓條的寬度不應小于受彎加固鋼板厚度的。（4）當應采用鋼板對受彎構件負彎矩區(qū)進行正截面承載力加固時，應采取下列構造措施：1支座處于無障礙時，鋼板應在負彎矩包絡圖范圍內連續(xù)粘貼；其延伸長度的的截斷點位于正彎矩區(qū)，且距正負彎矩轉換點的距離不應小于1m，對端支座無法延伸的一側，尚應埋設帶肋L形鋼板進行主膠錨固（圖2）。2支座處雖有障礙，但梁上有現澆板時，允許繞過柱位，在梁側4倍板厚（4h）范圍內，將鋼板粘貼于板面上（圖3）。3當支座處的障礙無法繞過時，宜根據實際情況選擇下列措施進行處理：將鋼板錨入柱內（圖4），錨孔可采用半重疊鉆孔法擴成扁形孔，用結構膠將板埋入，其埋深應不小于200mm。若這種錨固尚不滿足設計要求時，應加設機械錨固件予以增強。采用結構膠粘劑將L形鋼板、或加肋角鋼、或L形加肋鋼板粘貼于梁柱之間，并加以錨固（圖5）。4當采取以上三款構造措施時，對下列易剝離的部位尚應加設橫向壓條或U形箍增強錨固。支座邊緣處。受彎加固鋼板截斷處。L形板與鋼板或砼粘接的鄰近部位時。（5）當加固的受彎構件為板、殼、墻或筒體時，鋼板選擇多條密布的方式進行粘貼，不得使用未經切割成條的整塊鋼板滿貼。（6）當加固的受彎構件需粘貼不止一層鋼板時，相鄰兩層鋼板的截斷位置應錯開一定距離，并應在截斷處加設U形箍。（7）當采用粘鋼鋼板對鋼筋砼梁或大偏心受壓構件的斜面承載力進行加固時，其構造應符合下列規(guī)定：1宜優(yōu)先選用封閉箍或加錨的U形箍；若計算滿足要求，也可采用一般U形箍；2受力方向應與構件軸向垂直；3封閉箍和U形箍凈間距應不大于現行設計規(guī)范GB50010規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍，且不應大于梁高的0.25倍；4箍板的粘貼高度應符合規(guī)范要求；一般U形箍的上端應粘貼縱向鋼壓條予以錨固；5當梁的高度h700mm時，應在梁的腰部增設一道縱向腰間鋼壓板（圖6）。4粘鋼加固施工工藝粘貼面處理加壓固定及卸荷系統(tǒng)準備（根據實際情況和設計要求，此步驟有時省去）配制結構膠涂膠和粘貼固化、卸加壓固定系統(tǒng)檢驗維護。4.1粘貼面處理（1）砼粘貼面應鑿除粉飾層，油垢、污物，然后用角磨機打磨除去砼面12mm厚表層，打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵，最后用干棉布拭凈表面，保持干燥備用。較大凹坑處用膠修補平整。（2）鋼板粘貼面應用角磨機進行粗糙處理，直至打磨出現金屬光澤，然后并用干棉布拭凈表面。4.2加壓固定及卸荷系統(tǒng)準備（1）構件所承受的活荷載如人員、辦公機具宜暫時移去，并盡量減小施工臨時荷載。（2）加壓固定宜采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能產生較大壓力，而且也同時卸去了構建承擔的部分恒荷載，能更好的使粘鋼板與原構件協(xié)同受力，加固效果較好，施工效率較高。（3）加壓固定也可采用螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在加固構件上適合位置鉆孔固定膨脹螺栓。若在鋼板上鉆孔，并將螺桿用膠錨固，則將對鋼板產生符合錨固力，效果極好，最適合側面鋼板的粘貼。（4）實際施工中兩種系統(tǒng)常結合采用。4.3配置結構膠（1）結構膠一般分AB兩組份，配膠宜采用機械攪拌，攪拌器可由電錘和攪拌齒組成，攪拌池可采用電錘鉆頭端部焊接十字形14鋼筋制成。也可用細鋼筋棍人工攪拌。（2）取潔凈容器（塑料和金屬盆，不得有油污、水、雜質）和稱重衡器按配合比混合，并用攪拌器攪拌約510分鐘左右至AB組份混合均勻為止。攪拌時最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配膠量不宜過多，現配現用。4.4涂膠與粘貼1）膠粘劑配置好后，用膩刀涂抹在已處理好鋼板面上（或砼表面），膠斷面宜成三角形，中間厚3mm左右，邊緣厚1mm左右，然后將鋼板粘貼在