橋梁檢測評定與加固技術（第2版） 課件 第8章 8.3 粘貼鋼板加固技術

第八章橋梁上部結構的改造與加固技術——粘貼鋼板加固技術南京林業(yè)大學江蘇·南京粘貼鋼板加固技術技術原理與特點粘貼鋼板加固法是采用環(huán)氧樹脂系列粘結劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的受拉邊緣或薄弱部位，與原結構形成整體共同受力，限制裂縫發(fā)展，實現(xiàn)加固目的粘貼鋼板加固法原理粘貼鋼板加固可以根據(jù)設計需要實現(xiàn)抗彎、抗剪、抗壓等不同的加固目的。對于抗彎加固，此法適用于主梁承載力不足，或橋梁承載能力需要提高的情況缺點：鋼板易遭受環(huán)境侵蝕、化學腐蝕結構容易在黏結面上發(fā)生剝離脫空，需附加螺栓輔助錨固超過60℃時，環(huán)氧樹脂膠易軟化而喪失承載力，不宜采用此加固技術優(yōu)點：不需要破壞原結構物，幾乎不增大原結構的尺寸，不影響外觀和使用空間，施工快捷方便，對環(huán)境的干擾少技術原理與特點主要途徑與施工工藝粘貼鋼板加固法具體實施時，有涂膠法和壓力灌注法兩種，當鋼板厚度小于5mm時，可采用壓貼法施工，使用膏狀黏結劑；當鋼板厚度大于5mm時，宜采用灌注法，使用液狀黏結劑(a)壓貼法(b)灌注法粘貼鋼板加固法的不同施工方法此兩種施工方法僅在黏結劑的施工方面不同，其他工藝基本相同。以涂膠法為例，主要施工流程如圖所示：混凝土表面處理鋼板黏合面處理卸載配置膠黏劑涂膠與粘結固化后處理鉆孔與植筋固定與加壓鋼板防護處理主要途徑與施工工藝對臟舊的混凝土構件的粘合面，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，對粘合面進行的鑿毛、至少鑿除5mm厚表層并基本達到能見到混凝土粗骨料的程度并用壓縮空氣除去粉塵混凝土表面處理混凝土表面鑿毛對不是很臟舊的混凝土表面，對粘合面打磨去掉1～2mm厚表層，用壓縮空氣除去粉塵，用棉花沾丙酮擦拭表面對于新混凝土粘合面，先用角磨機將粘合面磨平，再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，用棉花沾丙酮擦拭表面對于齡期在3個月以內，或濕度較大的混凝土構件，粘貼鋼板前尚須進行人工干燥處理混凝土表面處理修補破損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，然后再用脫脂棉花蘸丙酮擦拭干凈鋼板銹蝕嚴重,須先用適度鹽酸浸泡20min，使銹層脫落，用石灰水沖洗，隨后用平砂輪打磨出紋道，用丙酮擦拭干凈(a)鋼板打磨(b)噴涂鹽酸除銹鋼板粘合面處理鋼板粘合面處理(a)稱重(b)混合調配為了減輕粘貼鋼板的應力、應變滯后現(xiàn)象，粘貼鋼板后的環(huán)氧樹脂膠固化期間宜封閉交通配置膠黏劑膠黏劑采用環(huán)氧類膠黏劑，由甲、乙兩個組分合成。將甲、乙兩個組分按配比混合，用機械充分攪拌均勻，每次攪拌量不宜過多配置膠黏劑卸載按照設計圖紙，確定錨栓位置，用鋼筋探測儀確定鋼筋位置，確定孔位后鉆孔，設計無說明時孔洞按梅花形布置，完成后進行清孔用注膠槍從孔底向外緩緩注漿，注膠量為孔體積2/3左右，然后將錨栓緩慢旋入洞內(a)鉆孔注膠(b)植入鋼筋鉆孔與植筋鉆孔與植筋采用涂膠法時，膠黏劑配制好后，用抹刀將膠黏劑同時涂抹混凝土表面和鋼板表面，中間厚邊緣薄，立面涂膠應自上而下進行粘貼好鋼板后，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，否則應剝下鋼板補膠，重新粘貼壓貼法鋼板表面涂膠涂膠與粘結鋼板粘貼好后立即用特制U型夾具夾緊或用木桿頂撐，壓力保持在使膠液剛從鋼板邊縫擠出若用錨栓固定，膨脹螺栓一般是鋼板的永久附加錨固，其埋設孔洞應與鋼板同時于涂膠前形成，鋼板加壓的順序應由中間向兩邊對稱進行，錨栓固定加壓后膠從四邊被擠出(a)夾具加壓(b)錨栓固定加壓固定與加壓固定與加壓鋼板粘貼宜在常溫下固化，固化期間不得對鋼板有任何擾動，20℃左右氣溫時，24h后可拆除夾具或支撐，3d后可加載使用。若氣溫≤10℃時，應采取人工加溫、保溫措施，或采用特殊的膠黏劑(a)錨固鋼板(b)固化鋼板粘貼固化固化鋼板與混凝土表面之間縫隙用稠度較高的環(huán)氧樹脂水泥砂漿來填塞、勾縫，膨脹螺栓帽用環(huán)氧樹脂水泥砂漿封住

鋼板防護處理(a)鋼板涂刷粒石或粗砂(b)鋼板表面涂刷防銹漆當外抹砂漿保護層防護時，為利于砂漿粘結，可在鋼板表面粘一層粒石或粗砂；若不抹砂漿保護層時，可在鋼板表面涂刷防銹漆鋼板防護處理后處理構造設計中，鋼板形狀據(jù)需要選用，厚度必須大于計算厚度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用于提高抗剪能力的鋼板厚度宜厚；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充分考慮整體受力問題，粘鋼法加固橋梁，如何確保鋼板和被加固構件形成整體受力是加固成功與否的關鍵鋼板條采用Q345扁鋼帶，錨固螺栓采用全螺紋非焊接螺桿，鋼材等級應為Q345或Q235設計要點設計構造采用直接涂膠粘貼的鋼板厚度不應大于5mm，鋼板厚度大于5mm時，應采用壓力注膠部結對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時，鋼板宜采用條帶粘貼，鋼板的寬度不應大于50mm當加固的受彎構件需粘貼一層以上鋼板時，相鄰兩層的截斷位置應錯開一定距離，錯開的距離不應小于300mm，并在截斷處加設U形箍(對梁)或橫向壓條(對板)進行錨固材料和構造要求

——受拉鋼板粘貼延伸長度(mm)

——對梁為受拉面粘貼鋼板的總寬度(mm)，對板為lm板寬范圍內粘

貼鋼板的總寬度(mm)——加固鋼板的抗拉強度設計值——加固鋼板的截面面積

——鋼板與混凝土之間的鼓結強度設計值(MPa)對受彎構件正彎矩區(qū)的正截面加固，受拉鋼板的截斷位置距其充分利用截面的距離應不小于按下式確定的粘貼延伸長度：

lpbpfspAsp

不滿足規(guī)范延伸長度的要求時，應采取U形箍、壓條錨固措施。對于梁而言，應在延伸長度范圍內均勻設置U形箍，且應在延伸長度的端部設置一道加強箍梁粘貼鋼板端部錨固措施負彎矩區(qū)的加固構造對負彎矩區(qū)進行加固時，鋼板應在負彎矩包絡圖范圍內連續(xù)粘貼，其延伸長度的截斷點應按本規(guī)范延伸長度確定對無法延伸的一側，應粘貼鋼板壓條進行錨固。鋼壓條下面的空隙應加膠粘鋼墊塊填平負彎矩區(qū)粘貼鋼板端部錨固措施圖當采用鋼板進行斜截面承載力加固時，應粘貼成斜向鋼板U形箍或L形箍，上端應粘貼縱向鋼壓條予以錨固（a）鋼板抗剪箍側視圖直接涂膠粘貼鋼板宜使用錨固螺栓，錨固深度不小于6.5倍螺栓直徑螺栓中心最大間距為24t（t為鋼板厚度）；最小間距為3d（d為螺栓直徑）螺栓中心距鋼板邊緣最大距離為8t或120mm中的較小者；最小距離為2d孔徑（b）L形箍剖面圖（c）U形箍剖面圖粘貼鋼板加固橋梁構件的作用效應宜分別按下列兩個階段進行計算：第一階段：粘貼鋼板加固施工前，作用應考慮加固時包括原構件自重在內的實際恒載及施工時的其他荷載第二階段：粘貼鋼板加固后，作用(或荷載)應考慮包括構件自重在內的恒載、二期恒載作用及使用階段的可變作用計算原理在矩形截面或翼緣位于受拉區(qū)的鋼筋混凝土T形截面受彎構件的受拉面粘貼鋼板進行加固時，其正截面承載力計算公式：抗彎加固正截面承載力計算簡圖混凝土受壓區(qū)高度應按下式確定：混凝土受壓區(qū)高度尚應符合下列條件：——橋梁結構的重要性系數(shù)，按照現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG3362-2018)規(guī)定采用——第二階段彎矩組合設計值——原構件混凝土抗壓強度設計值——等效矩形應力圖形的混凝土受壓區(qū)高度，簡稱混凝土受壓區(qū)高度——分別為原構件截面寬度——分別為原構件縱向普通鋼筋的抗拉強度設計值和抗壓強度設計值——構件達到承載能力極限狀態(tài)時，加固鋼板的拉應變——加固鋼板的彈性模量——加固鋼板的截面面積——分別為原構件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積——受拉區(qū)、受壓區(qū)普通的鋼筋合力點至受拉區(qū)邊緣、受壓區(qū)邊緣的距離——原構件截面有效高度，=-，

為原構件截面高度——相對界限受壓區(qū)高度，按原構件混凝土和受拉普通鋼筋強度級別，應按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG3362)表5.2.1規(guī)定選用

當

時，正截面抗彎承載力按下式計算：加固鋼板的拉應變按下列公式計算：——第一階段彎矩組合設計值——加固鋼板抗拉強度設計值——混凝土極限壓應變——混凝土受壓區(qū)矩形應力圖高度與實際受壓區(qū)高度的比值，取0.8——加固前原構件開裂截面換算截面的混凝土受壓區(qū)高度——在

作用下，原混凝土截面上邊緣的混凝土壓應變——加固前原構件開裂截面換算截面的慣性矩對受彎構件正彎矩區(qū)的正截面加固，受拉鋼板的截斷位置距其充分利用截面的距離應不小于按下式確定的粘貼延伸長度：——受拉鋼板粘貼延伸長度(mm)——對梁為受拉面粘貼鋼板的總寬度(mm)，對板為1m板寬范圍內粘貼鋼板的總寬度(mm)——加固鋼板的抗拉強度設計值——加固鋼板的截面面積——鋼板與混凝土之間的黏結強度設計值(MPa)受彎構件加固后的斜截面應滿足下列條件：——加固后構件驗算截面處的第二階段剪力設計組合值(kN)——橋梁結構的重要系數(shù)，按照現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG3362-2018)規(guī)定采用——原構件混凝土強度等級——原構件截面寬度(mm)——原構件截面有效高度(mm)應用實例：粘貼鋼板加固技術加固鋼筋混凝土T梁橋某鋼筋混凝土T梁橋建成至今已40多年，原設計荷載較低。隨著交通量增大，超載車輛增多，橋梁長期處于超負荷運營狀態(tài)，出現(xiàn)諸多病害。橋梁檢測顯示：混凝土強度，T梁混凝土原設計強度等級C30，實測32MPa。混凝土表面有腐蝕現(xiàn)象，主梁混凝土未剝落和漏筋T梁裂縫，T梁腹板在跨中L/4～3L/4范圍出現(xiàn)多條豎向裂縫，最大縫寬0.23mm，超過規(guī)范規(guī)定值0.2mm橋面鋪裝出現(xiàn)多條縱向通縫，T梁單板受力嚴重橋墩蓋梁斜向裂縫對該橋梁，加固提載方案如下：在T梁底部粘貼厚度8mm的鋼板，提高其抗彎能力；在T梁梁端粘貼厚度4mm的U形鋼板箍，增加底部鋼板的錨固和梁端的抗剪能力；在U形鋼板箍的上端設置厚度4mm的縱向鋼壓條，壓條下面的空隙應加膠粘鋼墊塊填平粘貼鋼板技術加固鋼筋混凝土T梁(尺寸單位：mm)粘貼鋼板加固連續(xù)箱梁某國道京杭運河大橋的主橋全長592.2m，橋面寬26m，設計荷載為公路-I級。主橋為(62m+100m+62m)變高度預應力連續(xù)箱梁，在長期服役過程中，箱梁的腹板出現(xiàn)多條斜向裂縫，嚴重影響橋梁的使用安全經(jīng)檢測、評定與專家會議研究決定，采用粘貼鋼板法加固箱梁腹板。腹板粘鋼的主要部位是在邊跨8#-11#節(jié)段、中跨7