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  粘贴钢板加固法在桥梁中的应用

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随着经济的快速发展,交通运输量相应大幅提高,行车密度和车辆载重越来越大,道路桥梁因此逐渐出现结构老化、破损、变形以及开裂等现象,桥梁承受荷载的能力明显下降,特别是一些旧桥的承载力基本突破其设计使用要求。因此,如何通过加固办法提高旧桥梁的承受力,成为当前桥梁使用中的重要课题。

桥梁粘贴钢板加固法的优点

(1)技术先进、性能良好,在相同条件下,采用贴钢板加固更能有效地提高梁的抗剪承载力,提高钢板的强度利用率。

(2)桥梁粘贴钢板加固方法在提高梁承载力的同时,改善了梁的延性,提高了构件及整个结构的可靠度指标。

(3)所占空间小,不影响被加固物的外观和使用空间,加固过程不用中断交通。

(4)加固周期短,消耗材料少,收到的经济和社会效益高。

(5)工艺简便,施工质量更容易得到保证。

粘贴钢板加固法的适用范围和常规技术要求

(1)本加固法适用于静力作用的一般弯拉及受拉构件。

(2)本加固法以环境温度不超过60℃、相对湿度不超过70%及物化学腐蚀的条件为限,否则,要采取有效的防腐措施。

(3)被加固构件本身强度不小于C15。

粘贴钢板加固的计算方法

合理的设计应控制在钢板发生弯曲变形前,且粘结处的混凝土不出现剪切破坏,确保钢板与加固的构件形成整体受力,并需要钢板具有足够的锚固长度。粘贴剂具有足够的黏结强度和耐久性,同时用植入筋加强钢板与混凝土的连接。

考虑到钢板的应力滞后和撕脱力的影响,对钢板的强度应乘以0.9的折减系数。可按下式确定:

式中: fso、Aso——原构件纵向受拉钢筋抗拉强度设计值、截面面积;

fay、Aa——加固钢板抗拉强度设计值、截面面积;

f ' so、A' so ——原构件纵向受压钢筋抗压强度设计值、截面面积;

fcmo——原构件混凝土弯曲抗压强度设计值;

X——混凝土受压区高度;

bo——原构件的宽度。

钢板在其加固点外的锚固黏结长度L1 :

ta ——受拉加固钢板厚度;

——被粘混凝土抗剪强度设计值。

钢板在其加固点外的锚固黏结长度应大于构造尺寸200ta和600mm,若钢板无法满足以上长度要求,可以在钢板的端部锚固区黏结U型箍板,此时锚固长度应满足下列规定:

当fvb1≤2fcvlu时,

式中: n——每端箍板数量;

bu——箍板宽度;

lu——箍板单肢的梁侧混凝土的黏结长度;

fv——钢与钢黏结抗剪强度设计值。

当斜截面受剪承载力不足时,可在梁两端粘U型箍板进行加固。

可按下式计算:

且V——斜截面剪力设计值;

Vo——原构件斜截面受剪承载力设计值;

Aa1——单肢箍板截面面积;

S——箍板轴线间距。

为了提高钢板补强混凝土梁的弯曲承载力和延性,还需满足:原混凝土梁受压区高度x与梁的有效高度ho之比值不大于0.4。

粘贴钢板加固法施工工艺

粘贴面混凝土清理根据施工图纸现场定位并标识出钢板位置大样,然后凿除粘钢区域混凝土表面2mm~8mm厚的表面砂浆,使坚硬的混凝土石外露,形成平整的粗糙面,表面不平处应用尖凿轻凿整平。再用钢丝轮表面浮浆,剔除表面疏松物。最后用压缩空气吹净表面粉尘,用工业丙酮清洗表面。

钻孔植埋锚栓(植筋)

通过植筋工艺,钻孔植埋锚栓,依据现场凿毛及埋植的螺杆间距,放样切割钢板并钻孔,然后对钢板粘贴面用磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理。粗糙处理的纹路应垂直构件的受力方向,打磨完成后用工业丙酮进行清洗。

钢板安装和焊接将钢板套在螺栓上进行水平调整和固定,保证钢板与混凝土表面的间隙在3mm,焊接钢板接缝,按说明配置好结构胶水进行钢板封边,在钢板边缘预埋好相隔1m的灌入嘴跟塑料导管以做排气孔,再通气试压检验封边状况良好后灌注胶水。

灌注胶水按照说明书规定的比例配置胶水,用低速搅拌器搅拌均匀,用压力泵以0.2MPa~0.4MPa的压力将盛于压力罐中的粘钢胶水经塑料导管从注入嘴灌注到钢板与混凝土的空隙中,压力应保持稳定,当塑料导管冒出胶水时停止加压,以钢板封边胶封堵住灌入口,再以较低压力维持约10min,或灌注工作持续到所有排气孔均有胶水溢出。

在灌注过程中,用橡皮锤或木锤敲打钢板以确认是否灌注密实。

养护灌注胶水施工结束后,应进行72h静置养护。在此期间,被加固的部位不得受到撞击和震动的影响。

钢板表面防腐处理钢板表面防腐处理,采用在钢板面上涂刷防锈底漆+中间漆+面漆的方式,面漆颜色尽量与梁体混凝土颜色一致。

灌注饱满检测待灌注胶水完全固化和防腐漆干后,用橡皮锤或木锤沿粘贴面轻轻敲打钢板,根据声音的饱满度判断灌注的密实度,如无空洞声,则表示已灌注密实。密实面积要达到粘贴面积的90%,否则应在钢板空鼓处重新打孔并用针筒灌胶。

总之,粘钢加固桥梁是一项技术性强、要求高、行之有效的桥梁加固补强方法,施工周期短、进度快、不需要大型设备、不需要很大的作业空间、不中断交通、可节省投资,对于通车工期要求严格的桥梁来说,是一种行之有效的加固补强技术手段。

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