粘钢加固在城市桥梁养护中的应用.pdf

'交通建设■耐嗣豢商2013年5月【文章编号】1673—0038(2013)15—0276—02粘钢加固在城市桥梁养护中的应用陈鸿群(福州市政工程管理处福州350000)摘要：本文结合工程实例阐述了粘钢工艺方法在桥梁加固工程中的应用。关键词：粘钢工艺；桥梁加固Sticksteelstrengtheningapplicationincityl-1-。bndgemaintenanceChenHongqun(FuzhouMunicipalEngineeringAdministrationDepartmentFuzhou350000)Abstract：Thearticleelaboratedtheapphcadonofstickingstel——platetechnologyintheengineringofbridgereinforcedKeywords：stickingsteel—plate；bridgereinforced近年来在福州市桥梁的常规定期检查中发现内河上的有些小桥，混凝土保护层脱落，受力钢筋锈蚀严重，受力钢筋有效面积减小，桥跨的主体结构的承载能力，耐久性已严重下降。按桥梁养护规范可以评定为D类桥，但由于桥梁处在城市主干道上，如果进行换梁施工，将严重影响城市的交通，而粘钢加固方法具有施工工艺简单，施工速度快，对交通影响较小的特点，因此近年来在桥梁的加固中得到越来越多的应用。本文结合福州市琼东河六桥的加固，详细介绍预制混凝土板梁的粘钢加固技术，以供同行们参考。1粘钢工艺简介粘钢加固的方法就是在钢筋混凝土构件表面用结构胶黏剂粘帖钢板(型钢)以提高构件承载力的一种结构加固方法。粘钢加固的方法具有如下的特点：(1)施工工艺简单，施工速度快。对交通影响较小，同时对结构物的外形几何尺寸改变较少或不改变外形几何尺寸。(2)施工时产生的污染和噪音较小。对生产和生活基本没有影响。(3)此方法能适用于多种桥梁结构及不同的结构部位。(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，钢筋混凝土受弯构件不应低于C20，受压构件不应低于C15，预应力混凝土构件不应低于C30。(5)桥梁工程结构物一般在野外，环境比较恶劣，加固钢板一般需要采取防腐蚀等保护措施。2粘钢加固材料EY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。2．1钢板钢板一般选用Q235钢板，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。·276·2．2胶粘剂胶粘剂目前种类很多，桥梁加固选用胶粘剂的各项性能指标应符合《公路桥梁加固设计规范》(JTG／TJ22—2008)中胶粘剂安全性能指标的规定。其中特别值得一提的是，中科院大连化学物理研究所研制的JGN系列中的JGN一@)胶粘剂是专为桥梁动(周期性)荷载而研究设计的产品，在桥梁加固工程中得到广泛应用。3粘钢加固方法的设计理论粘钢加固方法的设计理论在有关规范及书籍中均有介绍，针对桥梁加固工程应注意如下几点：(1)粘贴钢板加固混凝土构件时，宣将钢板受力方式设计成仅承受轴向力作用。(2)采用粘贴钢板加固混凝土构件时，除应遵守《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5．1．4条正截面承载力计算的基本假定外，尚应符合下列规定：①构件达到受弯承载能力极限状态时，钢板的拉应力应小于钢板抗拉强度的设计值。②在达到受弯承载能力极限状态前，必须采取可靠的锚固措施，避免发生钢板与混凝土之间的粘结剥离破坏。(3)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：①钢筋混凝土缺陷部位处理及修复。②预埋加固螺栓。③配制粘胶剂并涂胶。④固定钢板并固化。⑤防腐处理。4工程实例4．1工程概况福州市琼东河六桥位于东大路上，靠近东大路与五四路交叉口，建于上世纪90年代初期，桥梁长度5m，宽度40m，桥梁上部结构为单跨预制钢筋混凝土板梁，单片梁的尺寸5mxlmx0．3m。 2013年5月口El玉]团交通建设预制钢筋混凝土板梁中的部分板梁混凝土保护层脱落，受力钢筋锈蚀严重。由于东大路为福州的主干道，交通量很大，经专家会审，拟采用粘钢加固技术进行加固(见图l～2)。图1粘钢纵剖面图二jlI严。jl—l一“：i图2钢横剖面图4．2桥梁主要病害分析由于福州的中、小桥大多位于内河上，内河作为福州排水的主要通道，空气中存在大量的氯离子，氯离子活性很大，具有很强的穿透钢筋氧化膜能力。由于施工质量控制不严，有些板梁的保护层厚度不足，表面有蜂窝麻面，经过一段时间的运营后，大量氯离子穿透混凝土保护层，吸附在钢筋表面钝化膜有缺陷的地方，使难溶的氢氧化铁转变为易溶的氯化铁，致使钢筋表面的钝化膜局部破坏。当钢筋的钝化膜被破坏，在有水分和氧气的条件下就会产生一系列电化学反应，随着时间的推移，一部分氢氧化铁进一步氧化，生成疏松的易脱落的铁锈，而钢筋产生铁锈时，体积会膨胀2-6倍，从而胀裂混凝土保护层。当保护层脱落，钢筋表面钝化层破坏后就会加剧钢筋的锈蚀。我们在琼东河六桥的梁底发现有些受力钢筋已经锈断。4．3板梁粘钢加固施工工艺(1)凿除杂质板梁混凝土已经剥落的部位，应用凿子将碳化、粉化的混凝土凿除干净，锈蚀钢筋周围松散物质、油污杂质等一并凿除，接着用电动钢丝刷打磨，直到路出混凝土新面，并用压缩空气吹除粉粒。(2)涂刷钢筋阻锈剂用钢丝刷将钢筋锈蚀彻底除去，在除锈处理后的钢筋表层上，涂上钢筋阻锈剂。钢筋表层涂上钢筋阻锈剂后，能提高钢筋抗腐蚀的能力，特别是经除锈处理后的钢筋，钢筋阻锈剂能阻断原钢筋铁锈残留物与周边钢筋的进一步的化学反应。阻锈剂品种繁多，按材料来分有氨基类和硅烷类阻锈剂，琼东河六桥加固采用的是瑞士进口的西卡901钢筋防腐阻锈剂，国内外已大量使用，效果良好。(3)板梁缺陷部位的修复环氧树脂聚合物具有与构件粘结力高、稳定性好、收缩性小、强度高等优点，已运用在建筑、交通、水利、化工等工程中，经特殊配制的环氧树脂聚合物强度2d后可达C50以上。材料中的高分子聚合物能阻断空气中的氯离子和水分子与钢筋的接触，从而达到钢筋防腐与结构防护的效果。因此琼东河六桥板梁缺陷部位采用细石子环氧树脂聚合物进行修复。首先搭设模板支架，而后开始配置细石子环氧树脂聚合物，其配合比为环氧树脂：固化剂：2：1。环氧树脂加入固化剂后需要先搅拌均匀，直至胶体的色泽均匀；加入的砂石应清洗干净晒干、无杂质。砂石加入后也要求搅拌均匀，使其完全浸渍在环氧树脂中。将配置好的细石子环氧树脂聚合物注入木模中。模板应支撑牢固，常温下，24h即可拆模。4．4预埋加固螺栓琼东河六桥粘贴后的钢板采用螺栓进行加固。板梁缺陷部位采用细石子环氧树脂聚合物修复完成两天后，即可按设计好的位置钻孔，预埋螺栓。4．5粘钢加固根据《公路桥梁加固设计规范》，经计算，在每块板粱下等间距粘贴3片4800mmx250mmx5mm的Q235钢板即可满足加固补强的作用。粘钢的施工工艺流程和技术要求如下：(1)板梁混凝土表面处理：用角磨机打磨板梁梁底表面，露出混凝土新面，钢丝刷刷净，用压缩空气吹除粉末，再用棉花沾酒精或丙酮擦拭表面。(2)钢板加工及表面处理：钢板采用5mm厚Q235钢板，各项指标均要符合国家标准，具有出厂质量合格证，并要现场抽样检验合格方可使用，钢板在加工厂切割成4800mmx250mm的长条，并在与预埋螺栓相应的位置钻孔。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。切割好的钢板运到工地，用角磨机将钢板粘贴面打磨除锈，直到出现光泽和纹道，再用丙酮擦试干净。(3)卸荷：为了减轻粘贴钢板的应力、应变滞后现象，粘钢板及胶液固化期间应封闭交通。(4)配胶：结构胶是粘钢加固的关键之一，本次采用固特邦土木技术发展有限公司出产的JGN结构胶，具有出厂质量合格证和检验试验报告单，各项指标均符合和超过国家标准的要求。JGN结构胶分为甲、乙两组份，使用时按甲：乙=l：2-1：3进行配比，配胶时应严格控制配合比，拌和要均匀。避免水分进入容器。(5)涂敷胶：结构胶配制好后，用抹刀涂抹钢板表面，厚度1．3mm，中间厚边缘薄，混凝土表面有不平的地方用结构胶抹平。(6)粘贴、加固：将已涂胶的钢板贴于预定的位置，粘好钢板后，用小锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，使结构胶饱满，钢板两边略有胶挤出。粘贴后应用小锤敲击钢板检查钢板的有效粘贴面积，有效粘贴面积应>95％，否则应重新粘贴。检查合格后，着用螺母将钢板固定在预埋螺栓上。钢板之间采用环氧树脂聚合物填平。(7)固化：环氧类胶粘结剂在常温下固化，保持在20℃以上，24h后即可拆除夹具或支撑。固化期间不得对钢板有任何扰动。3d后可开放交通。(8)防腐处理：粘钢加固的钢板，应按设计要求进行防腐处理。在钢板的表面刷防锈漆三遍。5结束语琼东河六桥采用粘钢加固后，经过几年的运行，加固效果良好。粘钢加固方法具有施工工艺简单，施工速度快，对交通影响较小的特点，在福州市的中小桥梁的加固中得到越来越广泛的应用。参考文献【1]JTG／TJ22—2008，公路桥梁加固设计规范．[2]JTG／TJ23—2008，公路桥梁加固施工技术规范．[31JTGD62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范收稿日期：2013—4—21·277·'