粘貼鋼板加固法

1、一、粘貼鋼板加固法原理鋼板粘貼補(bǔ)強(qiáng)法是：采用環(huán)氧樹脂系列粘接劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉區(qū)域薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，用以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，通過鋼板與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的共同作用，提高其剛度，限制裂縫開展，改善鋼筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，提高梁的承載能力，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果一種加固方法。用粘貼鋼板來加固橋梁，在國外已得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)也有不少實(shí)例，這是因?yàn)檫@種加固法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物；（2）加固工程質(zhì)量要求很高，但施工時(shí)并不要求高級(jí)的專門技術(shù)人員操作；（3）加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)物的尺寸；（4）能在短期內(nèi)完成加固工程；（5）幾乎可以不改變具有歷史價(jià)值建筑的原

2、有藝術(shù)特點(diǎn)。粘貼鋼板加固的常用形式有：板梁橋或T梁橋梁底粘貼縱向鋼板加固、箱梁或T梁（或工字梁）梁腹粘貼斜向鋼板加固、懸臂梁牛腿或掛梁端部粘貼鋼板加固、拱橋拱圈粘貼鋼板加固等。為保證鋼板與被加固的構(gòu)建形成整體，鋼板必須有足夠的錨固長度，粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性。為避免鋼板脫膠拉開，端部可用加緊螺栓固定，但必須注意不要對(duì)構(gòu)建截面造成不必要的損傷。二、鋼與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度加固時(shí)粘貼上的鋼板，能否與原構(gòu)件混凝土整體協(xié)同工作，取決于鋼板與混凝土之間的粘貼強(qiáng)度。就鋼與混凝土的粘貼抗剪強(qiáng)度和粘貼抗拉強(qiáng)度進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)在C40級(jí)的混凝土立方體試塊上，用結(jié)構(gòu)膠結(jié)粘合兩塊大小相同的鋼板，在結(jié)構(gòu)膠完

3、全固化后，進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)（如圖1）。結(jié)果表明，剪切破壞發(fā)生在混凝土，而不再粘結(jié)面上，混凝土的破壞面大于粘合面。可見，粘結(jié)抗剪強(qiáng)度大于混泥土的抗剪強(qiáng)度。（2）粘結(jié)抗拉實(shí)驗(yàn)把兩塊鋼板對(duì)稱的粘結(jié)在C40級(jí)的混凝土立方體試塊上，進(jìn)行抗拉實(shí)驗(yàn)（如圖）結(jié)構(gòu)表面，拉斷面發(fā)生在混凝土試塊上，而粘結(jié)面完好，混凝土的破壞面大于粘合面。可見，粘結(jié)抗拉強(qiáng)度大于混凝土的抗拉強(qiáng)度。上述實(shí)驗(yàn)表面，用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)的鋼板與混凝土，無論其粘結(jié)抗剪，還是粘結(jié)抗拉，破壞均發(fā)生在混凝土，粘結(jié)強(qiáng)度取決于混凝土的鋼板自身強(qiáng)度。因此，鋼板與混凝土的粘結(jié)抗剪、粘結(jié)抗拉強(qiáng)度，可取等于混凝土的抗剪強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度。三、粘貼鋼板加固設(shè)計(jì)首先，應(yīng)對(duì)橋梁

4、存在的病害與產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析，當(dāng)確定采用粘貼鋼板進(jìn)行加固后，根據(jù)病害與缺陷的所在部位，確定鋼板的規(guī)格和粘貼部位和形式。一般將鋼板粘貼在被加固的橋梁結(jié)構(gòu)受力部位的外邊緣，以便充分發(fā)揮粘貼的鋼板強(qiáng)度與作用，同時(shí)封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土變形，從而有效地提高被加固構(gòu)件的剛度和抗裂性。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)需要與可能在不同的部位粘貼鋼板，有效地發(fā)揮粘鋼構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗壓性能。(1)為了提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力，一般在構(gòu)件的受拉緣的表面粘貼鋼板，使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成整體來受力，此時(shí)以鋼板與混凝土粘結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)。合理與安全的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前，粘結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪

5、切破壞。(2)當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足，為了加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度時(shí)，可將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的側(cè)面（如圖2），并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45-60)，以承受主拉應(yīng)力。(3)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)，鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮將鋼板換算成鋼筋，原有構(gòu)件承受恒載與活載，增加的鋼板承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載。(4)在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，加固用的鋼板可按實(shí)際需要采用不同的形狀，但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些。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，較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應(yīng)構(gòu)件表面形狀。用于抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚點(diǎn)，可依設(shè)計(jì)而定，一般采用10-15mm。(5)

6、設(shè)計(jì)鋼板長度時(shí)，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，防止粘結(jié)部位構(gòu)件出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。(6)粘鋼法加固橋梁，如何確保鋼板和外加固構(gòu)件形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵，所以，在補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長度、粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性外，為避免鋼板在自由端脫膠拉開，端部可用夾緊螺栓固定，或設(shè)置U型箍板、水平錨固板等，并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定，確保鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力滿足抗拉或抗剪強(qiáng)度的需要。四、下面以粘貼鋼板法加固箱梁為例(1)加固前處理1)仔細(xì)鑿除崩裂和起殼的混凝土保護(hù)層。為保證修補(bǔ)材料與老混凝土之間在周邊教結(jié)良好，鑿除

7、部分的周邊應(yīng)有碗口形明顯輪廓，周邊輪廓深度至少3cm.2)若鋼筋僅外側(cè)(靠保護(hù)層一側(cè))銹蝕，則只需鑿除混凝土保護(hù)層部分即可;若鋼筋內(nèi)側(cè)也銹蝕，則沿鋼筋周圍的混凝土均要鑿除內(nèi)側(cè)鑿除深度至少2cm以上直至露出好混凝土為止。3)銹蝕的鋼筋必須嚴(yán)格除銹，直到露出金屬光澤。（2）修補(bǔ)材料的選擇及相應(yīng)的稱結(jié)面處理方法1)鑿除深度達(dá)5cm以上，可選擇C30微膨脹快硬硫鋁酸鹽水泥拌制的小石子混凝土填補(bǔ)，或采用C30水性微膨脹聚合物小石子混凝土填補(bǔ)。填補(bǔ)前必須充分濕潤混凝土表面(無積水)，并在修補(bǔ)前涂刷雙組分混凝土界面劑，在未凝固前就澆筑填補(bǔ)微膨脹小石子混凝土，并用模板頂壓，防止流淌，潮濕養(yǎng)護(hù)至少7d。2)鑿除

8、深度小于5cm者或正好位于粘鋼部位，均應(yīng)選擇強(qiáng)度達(dá)C30以上的環(huán)氧樹脂膠砂漿填補(bǔ)。填補(bǔ)前，必須用無油棉絲蘸丙酬仔細(xì)清潔教結(jié)面(包括鋼筋)并保持干燥;然后用元填料的樹脂膠在教結(jié)面上涂敷設(shè)薄層，使其浸潤秸合面表面;然后再填補(bǔ)含填料的樹脂膠砂漿。對(duì)頂面及側(cè)面修補(bǔ)時(shí)為了避免樹脂砂漿流淌，應(yīng)用包裹聚乙烯塑料薄膜的模板頂壓著，并封閉縫隙。（4）粘鋼加固措施1)膨脹加固螺栓孔眼放樣并鉆孔。按施工圖的加固位置，在混凝土黏合面處選用與膨脹加固螺栓相應(yīng)直徑鉆頭，并用電鉆(沖擊鉆)鉆孔。由于鋼筋混凝土內(nèi)部有鋼筋，而且鋼筋位置誤差較大，容易在鉆孔時(shí)碰到鋼筋阻礙，故事先可用鋼筋探測器確定鋼筋位置，并容許為避開內(nèi)部鋼筋而

9、適當(dāng)移動(dòng)孔眼位置。待混凝土黏合面上孔眼全部鉆成后，用薄紙覆蓋在混凝土面上畫出混凝土孔眼位置;然后覆蓋到鋼板黏合面上，用電鉆鉆取相應(yīng)孔眼，以使二者孔眼對(duì)準(zhǔn);然后把鉆有孔眼的鋼板覆蓋到混凝土翁合面處。核對(duì)孔眼位置，如有不吻合還可修正。2）混凝土黏合面表面處理。用斬斧在教合面上依次輕斬混凝土表面，斬斧紋路應(yīng)與受力方向垂直，除去表層0.2-O.3cm以露出砂石新面，并除去粉粒(可用無油壓縮空氣吹除或用毛刷掃除表面粉粒兒）。用無油棉絲蘸丙酬擦拭混凝土結(jié)合面，除去油污。保持混凝土秸合面干燥清潔狀態(tài)。3)鋼板表面處理。鋼板教合面必須進(jìn)行除銹和粗糙處理。鋼板教合面可用噴砂或平砂輪打磨除銹，直至出現(xiàn)金屬光澤;鋼

10、板教合面應(yīng)有一定粗糙度，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。用沖擊電鉆在鋼與混凝土底面上鉆孔，鋼板鉆孔按一定間距和錨栓規(guī)格鉆孔后運(yùn)到工地，鉆孔位置可采用梅花形，如圖2。用無油棉絲蘸丙四周擦拭鋼板結(jié)合面，直到用新棉絲蘸丙酣擦拭后不見污垢為止。(5)建筑結(jié)構(gòu)膠配制1)建筑結(jié)構(gòu)膠選擇。選擇磯-JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠。它由甲乙兩組分組合而成，甲組料為結(jié)構(gòu)膠基料，乙組料為固化劑。兩組材料配合后必須在30min內(nèi)使用，否則開2)配合比(質(zhì)量比)。礬-JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠兩個(gè)組分的配合比例按該膠說明書采用，配合時(shí)稱量必須準(zhǔn)確。3）拌和配合工藝。使用易散熱的寬淺軟塑料(聚乙烯)盆或筒作為盛器，容器內(nèi)不得有水和油污，保持清

11、潔。先稱好并放入需要量的甲組料。然后放入與甲組料相應(yīng)的事先稱好的一定量的乙組料。必須充分拌和。拌和可用人工，也可用電動(dòng)攪拌器拌和，一般以后者為好，省力，易拌均勻。攪拌應(yīng)按同一方向進(jìn)行，避免產(chǎn)生氣泡;攪拌時(shí)，避免臟水分進(jìn)入容器。（6）建筑結(jié)構(gòu)膠涂敷和黏合工藝1）選擇晴朗、干燥天氣操作。2）將新配好拌和均勻的建筑結(jié)構(gòu)膠，用刮刀(鏟刀)緊密地、均勻地分別涂抹在做過表面清潔處理的混凝土結(jié)合面和鋼板結(jié)合面處，使之充分浸潤在教合面上。3）在混凝土孔眼中擠入結(jié)構(gòu)膠。塞上脹錨螺栓(脹錨螺栓也要用丙酣擦拭除油污)。4）然后再把結(jié)構(gòu)膠涂抹在鋼板教合面上，使之在板寬中央涂抹膠的厚度達(dá)3mm，兩側(cè)可薄一些，并由多人共

12、同托住鋼板，對(duì)準(zhǔn)脹錨螺栓向混凝土教合面合上，并迅速擰緊脹錨螺栓錨固鋼板，使鋼板與混凝土教合面緊密蒙古合，擠出多余建筑結(jié)構(gòu)膠。5）涂膠飽滿程度檢查。用于錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如元空洞聲表示己粘貼密實(shí)，否則應(yīng)剝下鋼板，重新補(bǔ)膠粘貼。（7）固化時(shí)間及粘貼質(zhì)量檢查1)拌和的建筑結(jié)構(gòu)膠，其基本固化時(shí)間約24h，此后即可受力。2)同化后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊鋼板，由聲響判斷結(jié)結(jié)效果。結(jié)結(jié)面積應(yīng)不少于90%，否則此結(jié)結(jié)件不合格，應(yīng)剝下重新粘貼或采取有效措施補(bǔ)粘或補(bǔ)強(qiáng)。（8）鋼板防銹處理工藝1)鋼板外露部分在涂漆前必須除銹，用丙隅擦去油污，并保持干燥。2)防銹涂料可采用磯-JLN型特防三涂。涂刷特防膠前，鋼板必

13、須除銹，呈金屬光澤，由丙自同除油污，進(jìn)行嚴(yán)格清潔處理后，才可進(jìn)行涂刷。后涂必須在前涂固化后才能進(jìn)行。(9)注意事項(xiàng)1)由于清潔劑丙酬是易燃物質(zhì)，應(yīng)由專人管理，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格禁止操作者吸煙，以防失火。2)教合面處理必須嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，粘鋼質(zhì)量主要取決于建筑結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量和教合面清潔處理。3)由于拌和配好的建筑結(jié)構(gòu)膠使用期為30mim，因此教合前必須事先做好一切準(zhǔn)備工作，然后再配膠。這樣才能保證在使用期內(nèi)完成結(jié)合操作。4)關(guān)于鋼板焊接接長工藝:鋼板采用對(duì)焊，焊縫與受力方向應(yīng)成45角。焊縫不應(yīng)布置在受力最大處，如板的跨中不應(yīng)設(shè)置焊縫。在粘鋼前，應(yīng)對(duì)鋼板焊縫質(zhì)量進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，力學(xué)試驗(yàn)合格，才能使用。粘鋼

14、現(xiàn)場工具:常用的工具有電鉆器、電動(dòng)攪拌器、計(jì)量工具、聚乙烯塑料容器等。（10）工程質(zhì)量驗(yàn)收1)撤除臨時(shí)固定設(shè)施后，用小錘輕輕敲擊鋼板是否有空鼓現(xiàn)象，由聲響效果判斷是否密實(shí)，或用超聲波法探測教結(jié)密實(shí)度。如錨固區(qū)小于90%，非錨固區(qū)小于70%時(shí)，教結(jié)件無效，應(yīng)重新教結(jié)。2)必要時(shí)加固后進(jìn)行荷載試驗(yàn)。3.2構(gòu)造規(guī)定（1）采用手工涂膠粘貼的鋼板厚度，不應(yīng)大于5mm，采用壓力注膠粘結(jié)的鋼板厚度，允許達(dá)到10mm。（2）對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行正截面加固時(shí)，其受拉面沿構(gòu)件軸向連續(xù)粘貼的加固鋼板因延長至支座邊緣，且應(yīng)在鋼板的端部（包括截?cái)嗵帲┘凹泻奢d作用點(diǎn)的兩側(cè)，設(shè)置U形箍（對(duì)梁）或橫向壓條（對(duì)板）。（3

15、）當(dāng)粘貼的鋼板延伸至支座邊緣仍不滿足規(guī)范延伸長度的要求時(shí)，應(yīng)采取下列錨固措施：1對(duì)梁，應(yīng)在延伸長度范圍內(nèi)均勻設(shè)置U形箍（圖1）且應(yīng)在延伸長度的端部設(shè)置一道。U形箍的粘貼高度宜為梁的截面高度，若梁有翼緣（或有現(xiàn)澆板），應(yīng)伸至其底面。U形箍的寬度，對(duì)端箍不應(yīng)小于80mm對(duì)中間箍不應(yīng)小于受彎加固鋼板寬度的，且不應(yīng)小于40mm。U形箍的厚度不應(yīng)小于受彎加固鋼板厚度的，且不應(yīng)小于4mm，U形箍的間距應(yīng)符合構(gòu)造要求。2對(duì)板，應(yīng)在延伸長范圍內(nèi)通長設(shè)置垂直于受力鋼板方向的鋼壓條。鋼壓條應(yīng)在延伸長度范圍內(nèi)均勻布置，且應(yīng)在的端部設(shè)置一道。壓條的寬度不應(yīng)小于受彎加固鋼板厚度的。（4）當(dāng)應(yīng)采用鋼板對(duì)受彎構(gòu)件負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)

16、行正截面承載力加固時(shí)，應(yīng)采取下列構(gòu)造措施：1支座處于無障礙時(shí)，鋼板應(yīng)在負(fù)彎矩包絡(luò)圖范圍內(nèi)連續(xù)粘貼；其延伸長度的的截?cái)帱c(diǎn)位于正彎矩區(qū)，且距正負(fù)彎矩轉(zhuǎn)換點(diǎn)的距離不應(yīng)小于1m，對(duì)端支座無法延伸的一側(cè)，尚應(yīng)埋設(shè)帶肋L形鋼板進(jìn)行主膠錨固（圖2）。2支座處雖有障礙，但梁上有現(xiàn)澆板時(shí)，允許繞過柱位，在梁側(cè)4倍板厚（4h）范圍內(nèi)，將鋼板粘貼于板面上（圖3）。3當(dāng)支座處的障礙無法繞過時(shí)，宜根據(jù)實(shí)際情況選擇下列措施進(jìn)行處理：將鋼板錨入柱內(nèi)（圖4），錨孔可采用半重疊鉆孔法擴(kuò)成扁形孔，用結(jié)構(gòu)膠將板埋入，其埋深應(yīng)不小于200mm。若這種錨固尚不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)加設(shè)機(jī)械錨固件予以增強(qiáng)。采用結(jié)構(gòu)膠粘劑將L形鋼板、或加肋角

17、鋼、或L形加肋鋼板粘貼于梁柱之間，并加以錨固（圖5）。4當(dāng)采取以上三款構(gòu)造措施時(shí)，對(duì)下列易剝離的部位尚應(yīng)加設(shè)橫向壓條或U形箍增強(qiáng)錨固。支座邊緣處。受彎加固鋼板截?cái)嗵?。L形板與鋼板或砼粘接的鄰近部位時(shí)。（5）當(dāng)加固的受彎構(gòu)件為板、殼、墻或筒體時(shí)，鋼板選擇多條密布的方式進(jìn)行粘貼，不得使用未經(jīng)切割成條的整塊鋼板滿貼。（6）當(dāng)加固的受彎構(gòu)件需粘貼不止一層鋼板時(shí)，相鄰兩層鋼板的截?cái)辔恢脩?yīng)錯(cuò)開一定距離，并應(yīng)在截?cái)嗵幖釉O(shè)U形箍。（7）當(dāng)采用粘鋼鋼板對(duì)鋼筋砼梁或大偏心受壓構(gòu)件的斜面承載力進(jìn)行加固時(shí)，其構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：1宜優(yōu)先選用封閉箍或加錨的U形箍；若計(jì)算滿足要求，也可采用一般U形箍；2受力方向應(yīng)與構(gòu)件軸

18、向垂直；3封閉箍和U形箍凈間距應(yīng)不大于現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍，且不應(yīng)大于梁高的0.25倍；4箍板的粘貼高度應(yīng)符合規(guī)范要求；一般U形箍的上端應(yīng)粘貼縱向鋼壓條予以錨固；5當(dāng)梁的高度h700mm時(shí)，應(yīng)在梁的腰部增設(shè)一道縱向腰間鋼壓板（圖6）。4粘鋼加固施工工藝粘貼面處理加壓固定及卸荷系統(tǒng)準(zhǔn)備（根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，此步驟有時(shí)省去）配制結(jié)構(gòu)膠涂膠和粘貼固化、卸加壓固定系統(tǒng)檢驗(yàn)維護(hù)。4.1粘貼面處理（1）砼粘貼面應(yīng)鑿除粉飾層，油垢、污物，然后用角磨機(jī)打磨除去砼面12mm厚表層，打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵，最后用干棉布拭凈表面，保持干燥備用。較大凹坑處用膠修補(bǔ)平整。（2）

19、鋼板粘貼面應(yīng)用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙處理，直至打磨出現(xiàn)金屬光澤，然后并用干棉布拭凈表面。4.2加壓固定及卸荷系統(tǒng)準(zhǔn)備（1）構(gòu)件所承受的活荷載如人員、辦公機(jī)具宜暫時(shí)移去，并盡量減小施工臨時(shí)荷載。（2）加壓固定宜采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能產(chǎn)生較大壓力，而且也同時(shí)卸去了構(gòu)建承擔(dān)的部分恒荷載，能更好的使粘鋼板與原構(gòu)件協(xié)同受力，加固效果較好，施工效率較高。（3）加壓固定也可采用螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在加固構(gòu)件上適合位置鉆孔固定膨脹螺栓。若在鋼板上鉆孔，并將螺桿用膠錨固，則將對(duì)鋼板產(chǎn)生符合錨固力，效果極好，最適合側(cè)面鋼板的粘貼。（4）實(shí)際施工中兩種系統(tǒng)常結(jié)合采用。4.3配置結(jié)構(gòu)膠（1）結(jié)構(gòu)膠一般分AB兩組份，配膠宜采用機(jī)械攪拌，攪拌器可由電錘和攪拌齒組成，攪拌池可采用電錘鉆頭端部焊接十字形14鋼筋制成。也可用細(xì)鋼筋棍人工攪拌。（2）取潔凈容器（塑料和金屬盆，不得有油污、水、雜質(zhì)）和稱重衡器按配合比混合，并用攪拌器攪拌約510分鐘左右至AB組份混合均勻?yàn)橹埂嚢钑r(shí)最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配膠量不宜過多，現(xiàn)配現(xiàn)用。4.4涂膠與粘貼1）膠粘劑配置好后，用膩刀涂抹