粘貼鋼板加固法

1、粘貼鋼板加固技術(shù)1、特點(diǎn)及適用范圍粘貼加固的優(yōu)點(diǎn)由于橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固的膠粘劑，其粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)該大于等于被粘材料本身的強(qiáng)度，能與 被粘合構(gòu)件成為整體。實(shí)踐表明，粘鋼加固鋼筋混凝土橋梁構(gòu)件，具有如下優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)，性能良好。將強(qiáng)度高的鋼板粘貼于被加固的鋼筋混凝土梁受力部位，不僅能保證混凝土和鋼板作為 一個新的整體共同受力，而且能最充分地發(fā)揮粘鋼地強(qiáng)度，封閉粘貼部位加固構(gòu)件的裂縫， 約束混凝土變形，從而有效地提高加固構(gòu)件的剛度與抗裂性；同時可以任意地依設(shè)計需要與 可能而粘貼，有效地發(fā)揮粘鋼構(gòu)件地抗彎、抗剪、抗壓地性能，其受力均勻，不會在混凝土 中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。所占空間小，不影響被加固結(jié)構(gòu)外觀和使用

2、空間。由于加固體大都是一層34mm厚鋼板粘貼于相對體形或厚度大得多地結(jié)構(gòu)上，因此， 加固體所占空間小，基本上不影響外觀。加固施工所需空間，也可視凈空要求，采用支頂、 活動卡和錨栓加壓粘貼。加固施工周期短。由清理、修補(bǔ)加固構(gòu)件表面，將鋼板粘貼于構(gòu)件上，到加壓固化，大約12天時間，比其它的加固法可大大節(jié)省施工時間。材料消耗小。鋼材可按計算的需要量粘貼于構(gòu)件的加固部位，并和原構(gòu)件共同協(xié)調(diào)受力。工藝簡便粘鋼加固工序為被加固構(gòu)件表面清理和修補(bǔ)、剛把那除銹、拌膠粘貼、加壓固化、鋼板 外露面圖刷防銹漆等，施工工藝簡便，只要認(rèn)真細(xì)致，每道工序較容易達(dá)到操作規(guī)程要求。由于粘鋼加固法有一系列優(yōu)點(diǎn)，雖然用于橋梁工程

3、中的時間不長，但發(fā)展迅速，應(yīng)用越 來越廣泛。適用范圍試驗資料表明，建筑結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度隨溫度而變，當(dāng)溫度高于60C時，強(qiáng)度開 始下降。試件長期泡在水中，強(qiáng)度也有所降低，因而粘鋼加固法廣泛應(yīng)用于無化學(xué)腐蝕橋梁 結(jié)構(gòu)中。外部粘鋼加固試驗，目前受彎構(gòu)件靜載試驗較多，缺乏動載試驗，特別是疲勞性能試驗 資料甚少，我國用膠來粘貼鋼板加固構(gòu)件的時間不長，使用最多的是環(huán)氧類建筑結(jié)構(gòu)膠。這 種膠有較為系統(tǒng)的試驗和工程使用經(jīng)驗，性能較為可靠，但目前膠種發(fā)展很快，有的性能已 相當(dāng)不錯。為不妨礙建筑結(jié)構(gòu)膠的發(fā)展，而在使用上又安全可靠，故對新膠種應(yīng)持慎重態(tài)度， 通過系統(tǒng)的試驗和試點(diǎn)，取得經(jīng)驗后逐步推廣使用。3）材料

4、要求加固所用的膠粘劑，必須是強(qiáng)度高、耐久性好、具有一定彈性。目前所用的環(huán)氧類結(jié)構(gòu) 膠的粘結(jié)抗剪、抗拉強(qiáng)度隨被粘基層材料種類而異，當(dāng)基層材料為鋼材，破壞發(fā)生在膠層， 粘結(jié)強(qiáng)度接近于膠本身的強(qiáng)度，當(dāng)基層材料為混凝土?xí)r，破壞發(fā)生在混凝土上，粘結(jié)強(qiáng)度等 于混凝土的強(qiáng)度?；炷恋目辜魪?qiáng)度試驗值R；、標(biāo)準(zhǔn)值R：及設(shè)計值R可據(jù)中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所 試驗統(tǒng)計表2.1.5-1采用；混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計值按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定采用。加固用鋼板，一般以3號鋼或16錳鋼為宜，鋼板、連接螺栓及焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值，應(yīng) 按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用。混凝土抗剪強(qiáng)度（MPa）表2.1.5-1、瑚凝土、強(qiáng)度 強(qiáng)度名稱、C

5、15C20C25C30C35C40C45C50C55C60試驗值R o標(biāo)準(zhǔn)值RKV設(shè)計值RV2、粘貼加固梁破壞特征與受力分析1）粘貼結(jié)構(gòu)梁的破壞特征許多試驗表明，粘貼鋼板加固梁板破壞時，粘貼在梁底的鋼板可以達(dá)到屈服強(qiáng)度。在適 筋范圍內(nèi)，隨著荷載的增加，原梁中鋼筋屈服，鋼板隨著也達(dá)到屈服，隨即混凝土被壓碎而 破壞。也有部分試驗表明，粘貼在梁底的鋼板未達(dá)到屈服強(qiáng)度，而是鋼板與混凝土間撕脫導(dǎo)致 加固梁破壞。這種破壞沒有明顯的預(yù)兆，鋼板與混凝土間粘結(jié)突然撕脫，梁中鋼筋應(yīng)力突增，很快進(jìn)入強(qiáng)化階段而脆性破壞。2)粘鋼加固梁受力分析對于粘鋼加固梁，由于原受拉鋼筋的極限應(yīng)變?yōu)?gu =。比3號鋼鋼板比例極限應(yīng)

6、變值 8gu =大10倍以上，雖然加固梁鋼板比原鋼筋有應(yīng)力滯后現(xiàn)象，但在破壞時，鋼板一般 均能達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此，其截面受力可按一般受彎構(gòu)件計算。同時也應(yīng)注意到，由于粘貼鋼板的應(yīng)力滯后，當(dāng)鋼板達(dá)到屈服時，加固梁的撓度及裂縫 就偏大。部分試驗和實(shí)踐表明，加固梁破壞時，鋼板未達(dá)到屈服而是鋼板與混凝土間撕脫所致， 其承載力遠(yuǎn)低于鋼板到達(dá)屈服時承載力。并且是脆性破壞，這種現(xiàn)象應(yīng)避免出現(xiàn)。造成此種 破壞主要有如下三方面原因：錨固長度不夠在混凝土表面粘結(jié)鋼板與埋在混凝土中的鋼筋相比，受力較為不利。鋼板的拉力僅僅依 靠單面的粘結(jié)應(yīng)力來平衡。鋼板的合力與粘結(jié)應(yīng)力不在一條線上，它們形成一個力偶，使鋼 板產(chǎn)生與梁

7、的彎曲方向相反的變形。起著剝離鋼板的作用，容易使鋼板撕脫，因而要求有較 長的錨固長度，一般要求錨固長度:受拉區(qū)不得小于200t(t為鋼板厚度)，亦不得小于600mm； 受壓區(qū)不得小于160t，亦不得小于480mm。粘結(jié)劑的質(zhì)量問題鋼板能否有效地參與原梁的工作，主要取決于鋼板與混凝土之間粘結(jié)力的抗剪和抗拉強(qiáng) 度。膠粘劑的質(zhì)量對強(qiáng)度影響極大，應(yīng)認(rèn)真選擇。由于原材料質(zhì)量、工藝操作變化，不同廠 家管理不同，可能生產(chǎn)出來的結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量有較大波動，若質(zhì)量不佳，粘鋼加固受力時，容易 出現(xiàn)鋼板撕脫而破壞。故現(xiàn)場使用的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)及時檢驗，其強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)不低于混凝土強(qiáng)度， 但檢驗結(jié)構(gòu)膠的方法尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只能參照已有經(jīng)

8、驗進(jìn)行。施工質(zhì)量的影響粘鋼加固的效果與施工質(zhì)量密切相關(guān)，粘鋼加固梁鋼板撕脫主要是施工質(zhì)量不佳引起 的。其中表面處理，包括加固構(gòu)件結(jié)合處理及鋼板粘合處理，是最關(guān)鍵的工序，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件 表面的新舊程度、堅實(shí)程度、干濕程度，分別對待，認(rèn)真處理。粘貼、固定與加壓應(yīng)追蹤檢 查，保證粘貼密實(shí)。否則非常容易出現(xiàn)粘貼鋼板受力撕脫。為了保證工程質(zhì)量，粘貼加固必 須由專業(yè)化施工隊伍施工。3、粘鋼加固計算1）梁（板）受拉區(qū)粘貼鋼板加固計算（1）承載能力計算梁（板）正截面強(qiáng)度不足時，可采用在受拉區(qū)表面粘貼鋼板法，如圖2.1.5-1所示。此時，矩形截面受彎承載力可按下式進(jìn)行計算:R bx = R A - R A + 0.

9、9R Aag g g ggb b TOC o 1-5 h z 1x 0 9x HYPERLINK l bookmark25 o Current Document M = R A (h - -) + 9 R A (h-)i y g g 2 y gb b 12式中：Rg 原構(gòu)件縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值;原構(gòu)件縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值;Ag 原構(gòu)件縱向受拉鋼筋截面面積;原構(gòu)件縱向受壓鋼筋截面面積;Rgb加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計值;氣一一加固鋼板截面面積;考慮加固鋼板的應(yīng)力滯后、撕脫力影響等的強(qiáng)度折減系數(shù);Ra 原構(gòu)件混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計值;x 混凝土受壓區(qū)高度;b 原構(gòu)件的寬度;hi粘貼鋼板重心至混凝土梁

10、上緣的距離;h 0受拉鋼筋重心至混凝土梁上緣的距離;y 鋼筋安全系數(shù)，取y二。s鋼板錨固粘結(jié)長度計算鋼板錨固粘結(jié)長度L1，是指在原梁不需要加固截面以外的粘貼鋼板的延伸長度。它保 證了鋼板在拉斷之前不發(fā)生脫膠等粘結(jié)破壞。要求鋼板在錨固區(qū)的粘結(jié)受剪承載力匕必須 大于鋼板的受拉(受壓)承載力.其錨固長度按下式計算:L 2 R t / R1gb a V式中：匕一受拉加固鋼板厚度;Rv 被粘混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計值;Rgb加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。公式中數(shù)值2為錨固區(qū)剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù)，近似按三角形考慮。Ik加固鋼板RgbAbL1L1若鋼板粘貼長度不能滿足計算長度L1，可在鋼板的端部錨固粘結(jié)U型箍板，如圖2

11、.1.5-2所示。當(dāng)箍板與補(bǔ)強(qiáng)鋼板間的粘結(jié)受剪承載力小于或等于箍板與混凝土間的粘結(jié)受剪承載力時，錨固承載力為加固鋼板與混凝土間的粘結(jié)受剪承載力及箍板與加固鋼板間的粘結(jié)受剪承載力之和；反之錨固承載力則為加固鋼板和箍板與混凝土間的粘結(jié)受剪承載力之和，其計算公式為:R A 2Rvb時R A (0.5b L + nb L )Rgb b1 1 u u V式中：n 每端箍板數(shù)量;bu箍板寬度;Lu 箍板單肢的梁側(cè)混凝土的粘結(jié)長度;鋼與鋼粘接抗剪設(shè)計值。2）斜截面承載力極限狀態(tài)計算當(dāng)梁的斜截面受剪承載力不足時，可采用局部粘貼并聯(lián)U形箍板進(jìn)行加固（圖2.1.5-3），此時斜截面受剪承bu 11L4s s載力按

12、下式計算:圖2.1.5-3受剪箍板錨固同時，必須滿足以下條件gb b1 s式中：Q斜截面受承載剪力設(shè)計值;Q。一原構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計值;%單肢箍板截面面積;s 箍板軸線間距;Rgb加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計值;Y 鋼筋安全系數(shù)，取*二。4、粘鋼加固施工1）構(gòu)造要求粘鋼加固結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于混凝土強(qiáng)度，因此，被加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不 能太低，一般粘鋼加固基層的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20。粘結(jié)鋼板厚度主要根據(jù)結(jié)合面混凝土強(qiáng)度、錨固區(qū)長度及施工操作要求而定，鋼板愈厚 所需錨固長度就愈長，而且很硬，不好粘貼；反之，鋼板愈薄，相對用膠量就愈大，不經(jīng)濟(jì)。 根據(jù)經(jīng)驗，粘鋼鋼板厚度以26mm為宜，一

13、般取4mm。粘接鋼板在加固點(diǎn)外的錨固長度，除滿足計算外，還必須滿足一定的構(gòu)造要求，對于大 跨徑結(jié)構(gòu)或經(jīng)受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，錨固區(qū)尚宜增設(shè)U型箍板或螺栓等附加錨固措施。為了延緩膠層老化，防止鋼板銹蝕，鋼板及其鄰接的混凝土表面，應(yīng)進(jìn)行密封防水防腐 處理。簡單而有效的辦法是用M15水泥砂漿抹面，其厚度對于梁不應(yīng)小于20mm，對于板不 應(yīng)小于15mm。2)施工要點(diǎn)粘鋼加固施工應(yīng)按圖2.1.5-4工藝流程進(jìn)行。被粘混凝土和鋼板表面處理固定加壓4固化檢驗與試驗防腐粉刷(1) 表面處理表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理和鋼板貼合面處理，是粘鋼加固施工過程最關(guān)鍵的工 序，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行。對于混凝土構(gòu)件結(jié)合面應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表

14、面的新舊程度、堅實(shí)程度、干濕程度， 分別按以下四種情況處理：對很舊很臟的混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物 后用冷水沖洗，再對粘合面進(jìn)行打磨、除去23mm厚表層，直至完全露出新鮮面，并用壓 縮空氣除去粉塵。處理后，若表面嚴(yán)重凹凸不平，可用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)。如果混凝土表面不是很臟很舊，則可直接對粘合面進(jìn)行打磨，去掉12mm厚表層， 用壓縮空氣除去粉塵，用棉花沾丙酮擦試表面。對于新混凝土粘合面，先用角磨機(jī)將粘合面磨平，再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去， 用棉花沾丙酮擦試表面。對于齡期在3個月以內(nèi)，或濕度較大的混凝土構(gòu)件，粘鋼前尚須進(jìn)行人工干燥處理。對于鋼板粘合面，應(yīng)根據(jù)鋼板

15、銹蝕程度，分別按以下兩種方法處理：如鋼板未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打 磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。然后用脫脂棉花沾丙酮擦拭干凈。如鋼板銹蝕嚴(yán)重，須先用適度鹽酸浸泡20min，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中 和酸離子、最后用平砂輪打磨出紋道，再用丙酮擦試干凈。(2)卸荷為了減輕粘貼鋼板的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象，粘貼鋼板及膠液固化期間應(yīng)封閉交通。配膠目前結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑中最常用的是環(huán)氧類粘結(jié)劑。環(huán)氧類粘結(jié)劑分為甲、乙兩組分， 使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗，合格后方能使用。使用時將甲、乙兩組分別按說明規(guī)定混合在 一起，用轉(zhuǎn)速為100300r/min

16、的軸式攪拌器攪拌，至色澤均勻為止。容器內(nèi)不得有油污， 攪拌時應(yīng)避免水進(jìn)入容器，并按同一方向進(jìn)行攪拌，以免帶入空氣形成氣泡，降低粘結(jié)性能。粘貼粘結(jié)劑配制好后，用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上，厚度13mm， 中間厚邊緣薄。然后將鋼板貼于預(yù)定位置，若是立面粘貼，為防止流淌，可加一層脫蠟玻璃 絲布。粘好鋼板后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實(shí)，否則應(yīng) 剝下鋼板補(bǔ)膠，重新粘貼。固定與加壓鋼板粘貼好后立即用特制U型夾具夾緊或用木桿頂撐，壓力保持為，以使膠液剛從鋼 板邊縫擠出為度。若用膨脹螺栓固定，膨脹螺栓一般是鋼板的永久附加錨固，其埋設(shè)孔洞應(yīng) 與鋼板一道于涂膠前鉆成。固化環(huán)氧類粘結(jié)劑在常溫下固化，保持在20C以上，24h即可拆除夾具或支撐，若低于15C， 應(yīng)采用人工加溫，一般用紅外線燈加熱。固化期間不得對鋼板有任何擾動。檢驗撤除臨時固定設(shè)備后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘結(jié)鋼板，從音響判斷粘接效果或用超