橋梁檢測(cè)評(píng)定與加固技術(shù)（第2版） 課件 第8章 8.3 粘貼鋼板加固技術(shù)

第八章橋梁上部結(jié)構(gòu)的改造與加固技術(shù)——粘貼鋼板加固技術(shù)南京林業(yè)大學(xué)江蘇·南京粘貼鋼板加固技術(shù)技術(shù)原理與特點(diǎn)粘貼鋼板加固法是采用環(huán)氧樹(shù)脂系列粘結(jié)劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位，與原結(jié)構(gòu)形成整體共同受力，限制裂縫發(fā)展，實(shí)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(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)抗彎、抗剪、抗壓等不同的加固目的。對(duì)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(diǎn)：鋼板易遭受環(huán)境侵蝕、化學(xué)腐蝕結(jié)構(gòu)容易在黏結(jié)面上發(fā)生剝離脫空，需附加螺栓輔助錨固超過(guò)60℃時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂膠易軟化而喪失承載力，不宜采用此加固技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：不需要破壞原結(jié)構(gòu)物，幾乎不增大原結(jié)構(gòu)的尺寸，不影響外觀和使用空間，施工快捷方便，對(duì)環(huán)境的干擾少技術(shù)原理與特點(diǎn)主要途徑與施工工藝粘貼鋼板加固法具體實(shí)施時(shí)，有涂膠法和壓力灌注法兩種，當(dāng)鋼板厚度小于5mm時(shí)，可采用壓貼法施工，使用膏狀黏結(jié)劑；當(dāng)鋼板厚度大于5mm時(shí)，宜采用灌注法，使用液狀黏結(jié)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(jié)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(jié)固化后處理鉆孔與植筋固定與加壓鋼板防護(hù)處理主要途徑與施工工藝對(duì)臟舊的混凝土構(gòu)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(duì)粘合面進(jìn)行的鑿毛、至少鑿除5mm厚表層并基本達(dá)到能見(jiàn)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(duì)不是很臟舊的混凝土表面，對(duì)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(duì)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，用棉花沾丙酮擦拭表面對(duì)于齡期在3個(gè)月以內(nèi)，或濕度較大的混凝土構(gòu)件，粘貼鋼板前尚須進(jìn)行人工干燥處理混凝土表面處理修補(bǔ)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(yán)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(diào)配為了減輕粘貼鋼板的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象，粘貼鋼板后的環(huán)氧樹(shù)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(gè)組分合成。將甲、乙兩個(gè)組分按配比混合，用機(jī)械充分?jǐn)嚢杈鶆颍看螖嚢枇坎灰诉^(guò)多配置膠黏劑卸載按照設(shè)計(jì)圖紙，確定錨栓位置，用鋼筋探測(cè)儀確定鋼筋位置，確定孔位后鉆孔，設(shè)計(jì)無(wú)說(shuō)明時(shí)孔洞按梅花形布置，完成后進(jìn)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(nèi)(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(shí)，膠黏劑配制好后，用抹刀將膠黏劑同時(shí)涂抹混凝土表面和鋼板表面，中間厚邊緣薄，立面涂膠應(yīng)自上而下進(jìn)行粘貼好鋼板后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無(wú)空洞聲，表示已粘貼密實(shí)，否則應(yīng)剝下鋼板補(bǔ)膠，重新粘貼壓貼法鋼板表面涂膠涂膠與粘結(jié)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(shè)孔洞應(yīng)與鋼板同時(shí)于涂膠前形成，鋼板加壓的順序應(yīng)由中間向兩邊對(duì)稱進(jìn)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(duì)鋼板有任何擾動(dòng)，20℃左右氣溫時(shí)，24h后可拆除夾具或支撐，3d后可加載使用。若氣溫≤10℃時(shí)，應(yīng)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(shù)脂水泥砂漿來(lái)填塞、勾縫，膨脹螺栓帽用環(huán)氧樹(shù)脂水泥砂漿封住

鋼板防護(hù)處理(a)鋼板涂刷粒石或粗砂(b)鋼板表面涂刷防銹漆當(dāng)外抹砂漿保護(hù)層防護(hù)時(shí)，為利于砂漿粘結(jié)，可在鋼板表面粘一層粒石或粗砂；若不抹砂漿保護(hù)層時(shí)，可在鋼板表面涂刷防銹漆鋼板防護(hù)處理后處理構(gòu)造設(shè)計(jì)中，鋼板形狀據(jù)需要選用，厚度必須大于計(jì)算厚度用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸應(yīng)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(yīng)將鋼板的兩端延伸到低應(yīng)力區(qū)，以減少鋼板錨固端的粘結(jié)應(yīng)力集中充分考慮整體受力問(wèn)題，粘鋼法加固橋梁，如何確保鋼板和被加固構(gòu)件形成整體受力是加固成功與否的關(guān)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(jí)應(yīng)為Q345或Q235設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)構(gòu)造采用直接涂膠粘貼的鋼板厚度不應(yīng)大于5mm，鋼板厚度大于5mm時(shí)，應(yīng)采用壓力注膠部結(jié)對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行正截面加固時(shí)，鋼板宜采用條帶粘貼，鋼板的寬度不應(yīng)大于50mm當(dāng)加固的受彎構(gòu)件需粘貼一層以上鋼板時(shí)，相鄰兩層的截?cái)辔恢脩?yīng)錯(cuò)開(kāi)一定距離，錯(cuò)開(kāi)的距離不應(yīng)小于300mm，并在截?cái)嗵幖釉O(shè)U形箍(對(duì)梁)或橫向壓條(對(duì)板)進(jìn)行錨固材料和構(gòu)造要求

——受拉鋼板粘貼延伸長(zhǎng)度(mm)

——對(duì)梁為受拉面粘貼鋼板的總寬度(mm)，對(duì)板為lm板寬范圍內(nèi)粘

貼鋼板的總寬度(mm)——加固鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——加固鋼板的截面面積

——鋼板與混凝土之間的鼓結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)對(duì)受彎構(gòu)件正彎矩區(qū)的正截面加固，受拉鋼板的截?cái)辔恢镁嗥涑浞掷媒孛娴木嚯x應(yīng)不小于按下式確定的粘貼延伸長(zhǎng)度：

lpbpfspAsp

不滿足規(guī)范延伸長(zhǎng)度的要求時(shí)，應(yīng)采取U形箍、壓條錨固措施。對(duì)于梁而言，應(yīng)在延伸長(zhǎng)度范圍內(nèi)均勻設(shè)置U形箍，且應(yīng)在延伸長(zhǎng)度的端部設(shè)置一道加強(qiáng)箍梁粘貼鋼板端部錨固措施負(fù)彎矩區(qū)的加固構(gòu)造對(duì)負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)行加固時(shí)，鋼板應(yīng)在負(fù)彎矩包絡(luò)圖范圍內(nèi)連續(xù)粘貼，其延伸長(zhǎng)度的截?cái)帱c(diǎn)應(yīng)按本規(guī)范延伸長(zhǎng)度確定對(duì)無(wú)法延伸的一側(cè)，應(yīng)粘貼鋼板壓條進(jìn)行錨固。鋼壓條下面的空隙應(yīng)加膠粘鋼墊塊填平負(fù)彎矩區(qū)粘貼鋼板端部錨固措施圖當(dāng)采用鋼板進(jìn)行斜截面承載力加固時(shí)，應(yīng)粘貼成斜向鋼板U形箍或L形箍，上端應(yīng)粘貼縱向鋼壓條予以錨固（a）鋼板抗剪箍側(cè)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(gòu)件的作用效應(yīng)宜分別按下列兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算：第一階段：粘貼鋼板加固施工前，作用應(yīng)考慮加固時(shí)包括原構(gòu)件自重在內(nèi)的實(shí)際恒載及施工時(shí)的其他荷載第二階段：粘貼鋼板加固后，作用(或荷載)應(yīng)考慮包括構(gòu)件自重在內(nèi)的恒載、二期恒載作用及使用階段的可變作用計(jì)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(gòu)件的受拉面粘貼鋼板進(jìn)行加固時(shí)，其正截面承載力計(jì)算公式：抗彎加固正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下式確定：混凝土受壓區(qū)高度尚應(yīng)符合下列條件：——橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按照現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362-2018)規(guī)定采用——第二階段彎矩組合設(shè)計(jì)值——原構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——等效矩形應(yīng)力圖形的混凝土受壓區(qū)高度，簡(jiǎn)稱混凝土受壓區(qū)高度——分別為原構(gòu)件截面寬度——分別為原構(gòu)件縱向普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)，加固鋼板的拉應(yīng)變——加固鋼板的彈性模量——加固鋼板的截面面積——分別為原構(gòu)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(diǎn)至受拉區(qū)邊緣、受壓區(qū)邊緣的距離——原構(gòu)件截面有效高度，=-，

為原構(gòu)件截面高度——相對(duì)界限受壓區(qū)高度，按原構(gòu)件混凝土和受拉普通鋼筋強(qiáng)度級(jí)別，應(yīng)按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362)表5.2.1規(guī)定選用

當(dāng)

時(shí)，正截面抗彎承載力按下式計(jì)算：加固鋼板的拉應(yīng)變按下列公式計(jì)算：——第一階段彎矩組合設(shè)計(jì)值——加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——混凝土極限壓應(yīng)變——混凝土受壓區(qū)矩形應(yīng)力圖高度與實(shí)際受壓區(qū)高度的比值，取0.8——加固前原構(gòu)件開(kāi)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(yīng)變——加固前原構(gòu)件開(kāi)裂截面換算截面的慣性矩對(duì)受彎構(gòu)件正彎矩區(qū)的正截面加固，受拉鋼板的截?cái)辔恢镁嗥涑浞掷媒孛娴木嚯x應(yīng)不小于按下式確定的粘貼延伸長(zhǎng)度：——受拉鋼板粘貼延伸長(zhǎng)度(mm)——對(duì)梁為受拉面粘貼鋼板的總寬度(mm)，對(duì)板為1m板寬范圍內(nèi)粘貼鋼板的總寬度(mm)——加固鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——加固鋼板的截面面積——鋼板與混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)受彎構(gòu)件加固后的斜截面應(yīng)滿足下列條件：——加固后構(gòu)件驗(yàn)算截面處的第二階段剪力設(shè)計(jì)組合值(kN)——橋梁結(jié)構(gòu)的重要系數(shù)，按照現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362-2018)規(guī)定采用——原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)——原構(gòu)件截面寬度(mm)——原構(gòu)件截面有效高度(mm)應(yīng)用實(shí)例：粘貼鋼板加固技術(shù)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(shè)計(jì)荷載較低。隨著交通量增大，超載車輛增多，橋梁長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，出現(xiàn)諸多病害。橋梁檢測(cè)顯示：混凝土強(qiáng)度，T梁混凝土原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30，實(shí)測(cè)32MPa?；炷帘砻嬗懈g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(guò)規(guī)范規(guī)定值0.2mm橋面鋪裝出現(xiàn)多條縱向通縫，T梁?jiǎn)伟迨芰?yán)重橋墩蓋梁斜向裂縫對(duì)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(shè)置厚度4mm的縱向鋼壓條，壓條下面的空隙應(yīng)加膠粘鋼墊塊填平粘貼鋼板技術(shù)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(guó)道京杭運(yùn)河大橋的主橋全長(zhǎng)592.2m，橋面寬26m，設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)。主橋?yàn)?62m+100m+62m)變高度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，箱梁的腹板出現(xiàn)多條斜向裂縫，嚴(yán)重影響橋梁的使用安全經(jīng)檢測(cè)、評(píng)定與專家會(huì)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