路桥混凝土钢结构加固方法

【摘要】混凝土结构的加固是复杂多样的'在路桥工程中，钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题。路桥在长期的自然环境和使用环境的作用下，其功能必然逐渐减弱，通过科学的评估结构损伤的客观规律和程度，并采取有效的方法保证结构的安全的使用。笔者凭借多年实践经验，对粘钢工艺进行论述，仅供参考。

【关键词】桥梁工程；施工技术；混凝土结构；加固

1 钢结构加固作用：

钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。

1.1改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；

1.2加大构件截面的加固

采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

1.3连接的加固与加固件的连接

钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。

1.4裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。

2 粘钢加固的特点

2.1与传统加固方法比较，它有以下特点：

2.1.1工艺简便，只需对被加固构件的表面进行处理，用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体，使钢板和原构件很好地共同工作。

2.1.2加固施工所需的场地、空间都不很大，且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用，对生产和生活影响很小，特别适用于应急的加固工程。

2.1.3粘钢加固所用的钢板厚度，一般为2ram 6ram，所以，加固后不影响结构外观，重量增加也不多。

2.1.4加固效果比较明显。采取化学植筋技术更显著。植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握力，从而达到预期效果。

2.2粘钢加固的方法在桥梁加固工程中具有特殊的工程特点：

2.2.1在桥梁加固过程中，桥梁结构除主要承受恒载外，承受的汽车、日（年）温度（周期性）动荷载也占相当大的比重，需要经过桥梁检测和结构计算确定粘钢加固所承担的荷载量。

2.2.2粘钢加固的方法对结构的环境有一定的要求，一般适用于环境温度不超过60～C，相对湿度小于70%的环境空间。桥梁工程结构物一般在野外，环境比较恶劣，需要采取防腐蚀等保护措施。

2.2.3被加固桥梁构件部分卸载需要经过结构计算分析。

2.2.4粘钢加固的方法对结构的混凝土强度等级有一定的要求，早期修建的桥梁结构有的构件混凝土强度等级偏低。

3 粘钢加固材料其主要技术指标

粘钢加固的方法本身在桥梁加固过程中所用的主要材料有钢板、胶粘剂，辅助的材料有（膨胀）螺栓等。

3.1钢板

钢板一般选用A3钢板，工业中常用的3号钢或者16Mnq钢板均可，厚度一般在2 6mm之间，可根据工程实际需要设计确定，特殊情况时可适当加厚，材料的各项性能指标应符合相应行业及有关规范的要求。

3.2粘胶剂

粘胶剂目前种类很多，主要有JGN（中科院大连化学物理研究所）、YJS-1（冶金建筑研究总院）、ET（苏州混凝土制品研究所）、wSJ（武汉水利电力学院）等系列产品，各种粘胶剂的各项性能指标可查阅相关书籍或者直接向有关企业索取，其别的是JGN系列中的J GN（A）粘胶剂是专为桥梁动（周期性）荷载而研究设计的产品，尽管其抗疲劳等性能需在工程实践中检验，但它的出现仍必将促进粘钢加固方法在桥梁加固工程中的应用。在桥梁加固工程中应根据工程的不同特点和部位选择不同品种的粘胶剂。

4 粘钢加固方法的设计理论

针对桥梁加固工程应注意如下几点：

4.1由于粘钢加固的破坏要求发生在混凝土上，因此粘贴钢板所分担的荷载应有一限值，且应考虑与结构中原承载部分（钢筋）共同受力。

4.2桥梁结构构件几何尺寸比较大，计算中必须全面、正确地计算荷载及钢板的各项取值。

4.3必要情况下，预应力混凝土桥梁加固时，如果粘钢加固的范围较大或者跨越不同的结构体系，尚应考虑混凝土收缩等的影响。

4.4粘钢加固时如对原结构有破坏，应对结构整体和局部构件进行强度及稳定验算。

5 粘钢加固方法的施工工艺

5.1粘钢加固方法的施工工艺

粘钢加固方法的施工工艺由如下主要工序组成：

5.1.1混凝土和切割好的钢板表面处理

5.1.2被加固构件卸荷。

5.1.3粘胶剂配制并涂敷胶。

5.1.4固定钢板并加压、固化。

5.1.5卸支撑检验。

5.1.6防腐处理。

5.2桥梁工程上应用注意点

5.2.1桥梁加固工程中结构构件几何尺寸较大，因此在混凝土表面处理过程中应严格保证构件表面平整，并且构件表面凿毛凹凸程度应尽量一致，如挂梁的牛腿部位等，构件表面凿毛选用一字形刀刃式凿具较合适。

5.2.2桥梁粘钢加固的范围一般较大，多采用5-15 cm的长钢板条，切割钢板时必须采取措施保证钢板条整齐、无毛刺、反口、缺肉及翘曲等缺陷，必要时优先采用精密切割或者自动、半自动切割，实际操作时顺钢板长条方向间断切割的方法能比较有效地防止翘曲的发生。钢板条加压后（采用膨胀螺栓等方式）必须使钢板条保持平整，防止初变形，当钢板条不平整时，宜重新凿毛修整混凝土表面，尽量避免用胶粘剂找平。

6 粘钢加固方法中混凝土被加固构件的卸荷

在桥梁粘钢加固设计施工中，混凝土被加固构件卸荷设计及施工技术必须引起高度重视。卸荷的目标应使粘贴钢板无论是临时措施还是永久受力构件均应达到设计目的，同时保证结构的稳定。桥梁工程卸荷常用方法如以下所示：

6.1简支梁结构

简支梁卸荷一般在梁板跨中设一个支点，施工时要在支顶点设置承托，条件不具备时也可设置两个支点，但由于采用两个支点时设备一次投入多，对于宽桥尤其如此，设计施工技术要求比较高，应尽量避免使用。

6.2连续梁及悬臂构件

连续梁及悬臂结构构件卸荷比较复杂，工程实践中经常遇到的有箱梁悬臂卸荷及桥墩上桥梁横、纵桥向墩顶卸荷等。总之，桥梁工程采用粘钢加固时结构构件卸荷必须针对实际情况采取合适的方法安全、科学地进行，尤其要对支架顶力、梁体变形等进行周密、准确的计算。当桥梁有纵、横向预应力时，更应注意安全。

7 质量检验

加固构件的粘钢质量，现场采用非破损检验。即外观检查钢板边缘溢胶色泽，硬化程度，以小锤敲击钢板，检验钢板的有效粘结面积，锚固区有效粘结面积不应小于95%，非锚固区有效粘结面积不应小于70%。

8 总结

当前，我国专养公路桥梁大部分修建于上世纪60至80年代。随着我国公路交通运输业的迅猛发展，交通量和重载车辆不断增加，许多路桥原设计承载能力已远远不能满足目前交通的需要，各种病害相继出现。因此，如何通过分析病害原因，采取相应的加固及改造技术措施，是危桥改造的重要课题。