橋梁加固中粘貼鋼板技術的應用分析
粘貼鋼板對梁的受拉薄弱區(qū)進行補強，是橋梁加固的主要方式之一。
1 粘貼鋼板加固機理
對于主梁承載力不足,或縱向主筋出現(xiàn)嚴重銹蝕,或梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴重橫向裂縫時,可采用環(huán)氧樹脂或建筑結構膠將鋼板這一抗拉強度高的材料粘貼在混凝土結構的受拉緣或者薄弱部位,使之與原結構物形成整體共同受力,從而改善原結構鋼筋及混凝土的應力狀態(tài),限制裂縫進一步發(fā)展，達到提高構件的抗彎、抗剪能力,提高橋梁承載能力的效果。
2 粘貼鋼板加固力學特點
在適筋范圍內(nèi), 隨著荷載的增加, 原梁中鋼筋屈服, 鋼板隨之也達到屈服, 隨即混凝土被壓碎破壞。
對粘鋼加固受彎構件, 破壞前外貼鋼板與混凝土之間具有較好的粘貼性能, 可以保證鋼板與被加固構件間的共同工作, 并保證鋼板達到屈服強度。但是, 進入破壞階段后, 多數(shù)構件鋼板與混凝土之間發(fā)生局部剝離, 沿板與混凝土交界面, 出現(xiàn)較長的順筋裂縫, 混凝土被撕裂, 因此導致構件破壞。
對粘鋼加固受剪構件, 構件的破壞類似于普通鋼筋混凝土受剪構件, 首先出現(xiàn)斜裂縫, 然后裂縫不斷發(fā)展, 鋼板應力明顯增大, 最后構件產(chǎn)生破壞。在構件受力過程的后期, 明顯可以觀察到錨固端的局部損傷, 甚至剝離。
3 粘貼鋼板加固梁基本假定和計算圖式:
3.1 一期荷載效應（自重和恒載效應）由原梁承擔，結構處于彈性工作階段，截面應力（或應變）按材料力學公式計算；二期荷載（活載和加固后的附加恒載）效應由加固后的截面承擔。
3.2 不同受力階段的截面變形均符合平截面假設。
3.3 在極限狀態(tài)下，截面受壓區(qū)邊緣混凝土的應變達到極限值。截面受壓區(qū)混凝土的應力按簡化后的等效矩形應力圖計算，其值為混凝土的抗壓設計強度，矩形應力圖高度取 。式中 為二期荷載效應作用后截面受壓區(qū)的高度， 為受壓區(qū)高度折減系數(shù)。
?。?）在極限狀態(tài)下，原梁受拉鋼筋應力取抗拉強度設計值 ，受壓鋼筋應力取抗壓強度設計值。
?。?）在極限狀態(tài)下，粘貼鋼板的應力由其應變確定，即取 ，但應小于其抗拉強度設計值。式中， 為鋼板的彈性模量，鋼板應變應根據(jù)兩階段受力特點，由截面變形條件確定。
工字形、箱形以及空心板截面梁，在正截面強度計算中，均可按T 形截面處理。于是，對于T 形截面梁，根據(jù)上述基本假設，粘貼鋼板加固橋梁正截面的抗彎承載力計算。
4 正截面抗彎極限承載能力計算
4.1第一類T形截面的抗彎承載力
第一類T形截面的中性軸在受壓翼板內(nèi),受壓區(qū)高度,受壓區(qū)為矩形。由截面平衡條件(圖1) ,可得第一類T 形截面的基本計算公式為:
(1)
(2)
公式適用條件為： (3)
4.2第二類T形截面的抗彎承載力
第二類T形截面的中性軸在梁肋內(nèi),受壓區(qū)高度,受壓區(qū)為T形。由截面平衡條件(圖2) ,可得第二類T形截面的基本計算公式為:
(4)
公式適用條件為式（2），（3）
5 加固施工工藝
5.1灌漿裂縫施工工藝
5.1.1 混凝土表面處理:沿裂縫清理出5 cm 寬的密封區(qū),打磨。
5.1.2 注入座粘結:用修補膠將DD 注入座粘在裂縫的中心。
5.1.3 密封:用修補膠密封注入座的周圍,并沿裂縫按5 cm 寬進行密封。
5.1.4 密封材料固化。
5.1.5 安裝注入器。
5.1.6 注入專用裂縫粘結劑。
5.1.7 注入材料的凝固。
5.2 植入錨固螺栓施工工藝
5.2.1 混凝土表面處理:清除表面雜質(zhì)。
5.2.2 鉆孔:按照直徑和深度要求鉆孔。
5.2.3 清孔:先用毛刷清孔內(nèi)灰塵,再用清潔的壓縮空氣將孔內(nèi)灰塵清干凈。
5.2.4 填孔并植入螺栓。
5.2.5 留足夠的時間讓粘結劑固化。
5.3粘貼鋼板施工順序
5.3.1 施工前應對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進行測量。若混凝土表層含水率大于4 %則應采取措施,在達到要求后方可施工。施工前應按設計圖紙,在加固部位放線定位。
5.3.2 應清除被加固構件表面疏松部分,至露出混凝土結構層。粘貼部位的混凝土,若表面堅實,也應去除浮漿層和油污等雜質(zhì),并打磨平整,直至露出集料新面,且平整度應達到5 mm/ m。表面打磨后,應用強力吹風器將表面粉塵清除干凈。
5.3.3 經(jīng)清理、打磨后的混凝土表面,若有凹陷處,應用修補膠找平。
5.3.4 粘結劑的配制,應按供應商提供的配比和工藝要求進行,且應有專人負責。調(diào)膠使用的工具應為低速攪拌器,攪拌均勻, 無氣泡產(chǎn)生,并應防止灰塵等雜質(zhì)進入。
5.3.5 粘結劑使用方法為:a.材料由主劑及硬化劑兩部分組成,充分混合后即可使用。b. 粘結劑的主劑與硬化劑的比例為重量比2∶1 ,務必稱量準確。c.將主劑和硬化劑倒在容器中,充分攪拌,混合使用。d.混合后材料便慢慢開始硬化,先必須確認使用時間。
5.3.6 修補膠施工方法為:a.在施工前將結合面清理干凈,如表面潮濕,則用干燥機等將其吹干,對新混凝土,需要養(yǎng)生14 d 以上。b.接合、密封、填充。在粘合的兩面涂抹修補膠后,立即接合在一起,如果作為填充材料使用時,使用刮子、抹子進行涂抹。c.養(yǎng)護。在材料尚未完全硬化之前按規(guī)定時間進行自然養(yǎng)護。
5.3.7 鋼板外表面防銹防腐工藝:a. 底材表面達到St3 級以上,即完全手工和動力工具除銹,金屬底材呈現(xiàn)金屬光澤。b. 涂環(huán)氧防銹漆,厚度125 ,起陰極防護作用。c. 涂環(huán)氧防銹漆,厚度125 ,起屏蔽作用,耐化學污染。d. 涂可覆聚氨酯白面漆兩道,每道厚度35 ,起耐久性作用。油漆要求采用壽命10 年以上的優(yōu)質(zhì)油漆,如JOTUN、安士丹等。
7 結論
7.1 粘貼鋼板后，混凝土梁的極限承載能力有明顯提高。
7.2 鋼板粘貼加固的橋梁受力部位邊緣,能約束混凝土變形，封閉粘貼部混凝土的裂縫和缺陷，有效的提高了加固構件的剛度和抗裂性。由于鋼板拉壓強度均很高，加上粘貼后的鋼板主要承受活載，對于受彎、受剪和受拉構件的補強效果優(yōu)于加大混凝土截面尺寸。
7.3 結合面處理和鉆埋螺栓孔對原結構有一定損傷, 因此施工過程中嚴格按照設計要求進行施工,將損傷程度降到最低。
7.4 粘貼鋼板由于重量輕, 操作便利, 易于控制工程質(zhì)量，建議推廣運用。
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