桥梁施工粘贴加固技术

1、PAGE 1PAGE 141第七章 粘贴加固技术 粘贴钢板补强加固法 粘贴钢板的日的在于补强原结构构件的强度不足，提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与混凝土的应力状态。 当当粘贴钢钢板是试试图提高高原构件件的抗弯弯强度时时，钢板板粘贴在在梁底或或板底，钢钢板和混混凝土作作为整体体受力考考虑，以以钢板与与混凝土土粘结面面处混凝凝土的局局部剪切切强度控控制设计计。钢板板的规格格宜薄而而宽，厚厚度一般般不超过过6 mmm，薄钢钢板由于于具有较较好的弹弹性而易易于适应应构件表表面状况况。粘贴贴钢板补补强加固固的合理理设计应应控制在在钢板发发生屈服服之前，混混凝土不不出

2、现剪剪切破坏坏。为避避免钢板板在自由由端脱胶胶，端部部可采用用夹紧螺螺栓固定定，也可可在钢板板上按一一定间距距用螺栓栓固定。粘粘贴钢板板补强加加固的施施工技术术要点如如下。(一)表面面处理为了取得良良好的粘粘贴效果果，必须须先对粘粘贴部位位混凝土土及所要要粘贴的的钢板进进行认真真的表面面处理。混混凝土的的粘贴表表面要清清除破碎碎部分，凿凿平、凿凿毛并露露出骨料料，用钢钢丝刷或或用压缩缩空气清清除浮尘尘，于轮轮贴钢板板前再用用丙酮擦擦洗一遍遍。钢板板表面则则需先用用汽油洗洗去油污污，用喷喷砂或砂砂轮打磨磨除锈，使使表面露露出光泽泽，再丙丙酮用擦擦洗，最最后用一一层环氧氧树脂薄薄浆将粘粘贴面予予以

3、保护护。(二)粘贴贴钢板一般钢板采采用涂抹抹粘贴。先先在混凝凝土表面面和钢板板表面涂涂一层环环氧树脂脂胶浆，然然后在钢钢板上均均匀铺一一层环氧氧砂浆，厚厚度约为为4mm左右，随随即将钢钢板贴在在混凝土土面上并并加压成成型，通通过加压压使多余余的胶浆浆沿板边边挤出，从从而使钢钢板密贴贴在混凝凝土表面面。关于钢板粘粘贴的加加压成型型方式一一般有二二种：一一种是螺螺栓加压压，即在在混凝土土粘贴面面上每隔隔3060ccm间距埋埋没一根根12mmm的螺栓栓，在钢钢板的相相应位置置钻孔，钢钢板粘贴贴后通过过旋紧螺螺帽加压压，另一一种是用用木楔加加压，即即在构件件下方距距构件底底面1520ccm处设置置支承

4、梁梁(可在桥桥下搭设设或在桥桥面悬出出)，在支支承梁与与构件之之间安设设木楔，待待钢板粘粘贴后即即楔紧木木楔以达达到加压压的目的的。当在在构件上上缘表面面粘贴钢钢板时，则则可在钢钢板上搁搁置重物物进行加加压。 采采用粘贴贴钢板进进行补强强加固时时，粘贴贴质量的的好坏将将直接影影响加固固效果，共共中保证证粘贴的的密实又又是关键键，当发发现粘贴贴按缝有有空隙时时，应及及时用胶胶结剂填填补。为为了防止止粘贴的的钢板锈锈蚀。钢钢板的外外露面亦亦应清除除油污，并并用钢丝丝刷除去去锈斑(若用螺螺栓加压压，螺栓栓亦应同同样处理理)并涂一一层环氧氧树脂薄薄浆罩面面，再涂涂两层防防锈漆予予以保护护，以后后每隔1

5、2年应检检查一次次防护层层，若发发现脱漆漆现象应应及时修修补。当粘贴钢板板系用来来增加原原构件的的抗剪强强度时，钢钢板应粘粘贴在梁梁的侧面面，如图图52所示。所所粘贴的的钢板可可以是块块状，也也可采用用带状钢钢板，若若为带状状钢板，则则应沿着着垂直于于斜裂缝缝方向(即沿着着主拉应应力方向向)粘贴。为为了提高高带状钢钢板板端端的粘结结强度，可可在带状状钢板两两端设置置水平锚锚固钢板板，采用粘贴技技术补强强加固旧旧桥可以以取得较较好的补补强效果果，国内内外都进进行了大大量的试试验研究究与实际际应用。英英国Quiintoon MM5高速公公路上的的四座桥桥梁为通通过重载载车辆的的需要，于1975年采

6、用在梁底粘贴钢板的方法进行补强，取得了良好的效果。这四座桥梁均为三跨(1727.417m)的变截面钢筋混凝土连续空心板梁桥。于1970年建成，1973年的设计检查表明通行重车的承载能力不够，经现场检查，各桥板的下缘均有若干裂缝。加固方法采用在板底粘贴厚6.5mm、宽254mm、长6.50m的钢板粘贴剂采用环氧树脂，以细磨的二氧化硅为填料，其最大粒径为0.4mm。施工时先对钢板及混凝土的粘贴面喷砂，清除表面污染和浮浆，然后粘贴钢板。粘贴时先将钢板挂在固定于板底的吊杆上，钢板表面经手工涂胶后，从悬挂在板底吊杆上的反作用梁上将钢板楔紧粘贴在安装位置， 使多余的粘胶沿钢板边缘挤出。为避免粘贴剂局部剥落

7、或开裂，钢板两端以夹紧螺拴固定在混凝土上，最后以灰色的云母氧化铁涂料涂在钢板外露面以防锈蚀。加固前后曾对其中一座桥梁进行静载对比试验试验表明。经过粘贴钢板补强后，板梁的刚度比加固前提高11，大致为按未开裂板的结构分析结果的2倍，在给定荷载下，裂缝的开展度减少了3540。此外，试验还表明，粘贴剂环氧树脂在硬化过程中因行车振动的影响(全桥在高速公路开放交通的情况下进行加固施工)，使其剪切强度降低16，但仍高于桥面混凝土的剪切强度 因此并不影响加固效果。 前前面所说说的云南南大开门门桥，在在对主梁梁采用增增焊主筋筋加固的的同时，对对梁端腹腹板上因因主拉应应力而产产生的斜斜裂缝及及挂梁牛牛腿处的的剪切

8、裂裂缝，也也采用环环氧树脂脂粘贴钢钢板的方方法进行行了加固固，在梁梁肋两侧侧跨越裂裂缝设置置斜向带带状钢板板，钢板板两端设设锚固板板并用螺螺栓定位位加压成成型，也也取得了了良好的的效果。第二节 粘贴玻玻璃钢加加固法 采采用环氧氧树脂胶胶浆粘贴贴玻璃纤纤维布形形成玻璃璃钢，可可以大大大提高粘粘贴层的的抗拉强强度。根根据广东东省交通通科研所所的试验验，以10丙酮酮稀释环环氧树脂脂净浆、制制成合有有四层玻玻璃纤维维布的玻玻璃钢， 其抗拉拉强度可可以达到到1700MPaa。云南南省交通通科研所所做的小小梁试验验表明，粘粘贴长度度与小梁梁跨径之之比L1L0.4426770.446677时，最最大荷载载能

9、力与与素混凝凝土梁相相比提高高1.6602.110倍；在在梁侧面面粘贴十十层玻璃璃纤维布布后，当当L1L0.33670.990时，提提高1.00382.7757倍；粘粘贴长度度愈大，最最大抗拉拉荷载也也愈大。该该所另一一项试验验证实，由由于玻璃璃钢的弹弹性模量量较低，因因此，在在粘贴玻玻璃纤维维布时掺掺加高强强钢丝，使使玻璃钢钢的刚度度得到提提高。为为此，在在补强加加固工程程中，常常常在玻玻璃纤维维布中间间粘贴5mm的高强强钢丝予予以加劲劲。 粘粘贴玻璃璃钢补强强加固的的施工技技术要点点是： (一)搭设支支架，安安装成型型模板。 (二)混凝土土粘贴面面的表面面处理(同前)。 (三)用高强强钢丝

10、制制备加劲劲。高强强钢丝除除锈后织织成排栅栅，并用用丙酮擦擦洗，然然后涂上上环氧树树脂胶浆浆。 (四)成型。在在成型模模板上铺铺一层塑塑料薄膜膜，在其其上先刷刷一层环环氧胶浆浆，铺设设第一层层玻璃纤纤维布，压压平挤出出气泡，再再刷第二二层环氧氧胶浆，铺铺第二层层玻璃纤纤维布。当当铺至所所需厚度度的一半半时，即即可铺放放加工好好的高强强钢丝排排栅，并并用环氧氧砂浆填填平排栅栅的空隙隙刮平后后再铺设设其余几几层玻璃璃纤维布布。 (五)粘贴。在在成型的的玻璃钢钢顶面铺铺一层环环氧砂浆浆，用支支撑由中中部向两两端依次次均匀地地顶起模模板，使使玻璃钢钢紧贴在在构件表表面上，至至环氧砂砂浆从缝缝隙中溢溢出

11、，再再用最外外一层宽宽玻璃纤纤维布将将溢出的的环氧砂砂浆包敷敷在梁的的腹板上上。 (六)脱模和和防腐处处理。第三节 粘贴钢钢筋加固固法 由由于玻璃璃钢的弹弹性模量量较混凝凝土低，当当采用粘粘贴玻璃璃钢补强强时，在在其受力力时玻璃璃钢的拉拉伸长度度比混凝凝土大，因因而控制制结构变变形的能能力较差差。粘贴贴钢板又又存在加加工成型型较为困困难、需需要一定定数量的的支架材材料及辅辅助设备备等问题题。为弥弥补上述述方法的的不足，采采用粘贴贴钢筋进进行补强强加固可可以取得得较好的的效果。 采用粘粘贴钢筋筋补强时时，所用用钢筋的的直径以以不超过过8mm为宜，粘粘贴剂环环氧砂浆浆的厚度度一般为为钢筋直直径的2

12、倍。粘粘贴钢筋筋的施工工要点为为： (一)搭设支支架，在在支架上上设支承承梁和成成型模板板。 (二)混凝土土粘贴面面的表面面处理。 (三)布设钢钢筋。钢钢筋事先先按设计计长度拉拉直截好好，用丙丙酮擦洗洗后放在在模板上上绑扎成成排栅，或或在桥下下点焊成成排栅后后就位。钢钢筋排栅栅表面涂涂一层环环氧树脂脂胶浆后后用吊杆杆吊住并并紧贴在在构件底底面上。 (四)粘贴。为为了便于于脱模，在在模板上上先铺一一层塑料料薄膜。将将环氧砂砂浆均匀匀地摊铺铺在模板板上。在在模板与与支承梁梁之间打打入木楔楔将模板板顶起压压在构件件底面上上，使环环氧砂浆浆压人钢钢筋排栅栅空隙内内以保证证钢筋与与混凝土土粘为一一体。

13、(五)脱模与与防护。待待环氧砂砂浆固化化后即可可拆卸模模板，检检查粘贴贴质量并并进行修修补，最最后对钢钢筋进行行涂漆等等防护处处理。 采采用粘贴贴技术进进行桥梁梁补强加加固，其其施工工工艺较为为简单。但但是，粘粘贴质量量的好坏坏将直接接影响加加固的效效果。为为此，在在施工时时对下列列几个问问题必须须严加控控制。 （一一)严格掌掌握胶结结料的配配合比，环环氧砂浆浆采用的的砂子的的粒径不不宜大于于0.44mm。 (二二)施工温温度。环环氧树脂脂在低温温条件下下固化较较慢，涂涂层也不不易均匀匀，所以以一般宜宜选择在在1528的温度度下施工工。若施施工温度度较低则则需采取取加温养养护措施施，例如如采用

14、紫紫外线灯灯烘烤等等。 (三)保持成成型所需需的压力力。粘贴贴补强大大多数在在梁(扳)的底面面进行，由由下向上上就贴，如如果成型型时施加加的压力力不够，补补强层可可能下坠坠，与混混凝土粘粘合不紧紧密，以以致发生生脱落。 (四)涂胶要要均匀且且用力刮刮平，将将气泡挤挤出，以以免形成成空洞或或脱胶。 (五)做好粘粘贴基面面的处理理和防护护措施。第四节 碳炭纤纤维粘贴贴补强加加固法一、粘贴碳碳纤维加加固技术术概述粘贴碳纤维维加固技技术是一一种新型型的桥梁梁加固改改造技术术。碳纤纤维片(CFFRP)是用拉拉抗强度度极高的的的碳纤纤维经环环氧树脂脂预浸而而成的结结构增强强复合片片材。将将它用环环氧树脂脂

15、作为粘粘结剂，沿沿受力方方向或垂垂直于裂裂缝方向向粘贴在在受损构构件上，粘粘结剂作作为它们们之间的的剪力连连接媒介介，形成成新的复复合体，使使增强贴贴片与原原有钢筋筋共同受受力，增增大了结结构抗拉拉或抗剪剪能力，能能有效地地提高强强度、刚刚度、抗抗裂性和和延性，控控制裂缝缝和挠度度的继续续发展。粘贴碳纤维维加固技技术的主主要特点点是：几几乎不增增加结构构自重和和截面尺尺寸；不不改变桥桥下净空空高度；施工方方便；对对原结构构几乎不不会造成成新的损损伤；具具有良好好的耐腐腐蚀性和和耐久性性，具有有良好的的抗疲劳劳性能；优异的的力学性性能，可可有效应应用于多多种结构构补强，包包括抗弯弯、抗剪剪、抗压

16、压、抗疲疲劳、抗抗震、抗抗风、控控制裂缝缝和挠度度的扩展展、增加加结构的的延性；根据受受力分析析可以进进行多层层粘贴进进行补强强，其方方向性也也可以灵灵活掌握握。二、加固实实例唐通线义井井大桥位位于唐通通线香河河县城东东300米潮白白河上。该该桥建于于19771年，上上部为33孔T型截面面简支梁梁结构，下下部为钻钻孔灌注注桩基础础，双柱柱式墩台台。桥梁梁总长：4666.3mm；每跨跨标准跨跨径：14.10mm；计算算跨径：13.70mm；桥面面净宽：净72x00.755m（人行行道）；原设计计荷载：汽15级，拖60级。随随着社会会经济的的发展，交交通量日日益增大大，大吨吨位车辆辆越来越越多，原

17、原桥的承承载能力力已无法法满足目目前交通通的需要要，桥梁梁出现了了很多病病害。主主要表现现在：主主梁跨中中出现环环向裂缝缝、支点点处出现现斜向裂裂缝和隔隔板开裂裂，以及及墩顶盖盖梁裂缝缝等，已已属三类类桥梁，因因此急需需对其进进行技术术改造，将将其承载载能力提提高达到到汽20级，挂挂100级的荷荷载标准准。为了了确定桥桥梁目前前的承载载能力以以及判断断桥梁的的加固效效果和对对粘贴碳碳纤维加加固与增增大截面面法两种种方案的的比较研研究，在在施工前前后对该该桥进行行单梁静静载试验验；在竣竣工后进进行全桥桥的动静静载试验验，由荷荷载试验验数据分分析可得得出以下下结论：1由静载载试验数数据可见见：各试

18、试验孔各各工况测测试截面面应变的的校验系系数平均均值在0.778左右；试验孔孔各工况况的挠度度校验系系数平均均值在0.882左右;挠度校校验系数数和应变变校验系系数均低低于大大跨径混混凝土桥桥梁的试试验方法法中所所规定的的1.005的上限限。这说说明试验验孔上部部桥跨结结构在设设计荷载载作用下下，结构构处于弹弹性工作作阶段，具具备设计计要求的的刚度和和承载能能力。2由静载载试验结结果分析析可知：工况一一加载时时增大截截面法加加固的桥桥跨结构构的应变变校验系系数较优优于粘贴贴碳纤维维加固的的桥跨结结构，挠挠度校验验系数两两方案基基本相当当；工况况二加载载时粘贴贴碳纤维维加固的的桥跨结结构的应应变

19、校验验系数与与增大截截面法加加固的桥桥跨结构构的应变变校验系系数基本本相当，而而粘贴碳碳纤维加加固的桥桥跨结构构的挠度度校验系系数略低低于增大大截面法法加固的的桥跨结结构的挠挠度校验验系数。由由此可见见，随荷荷载的增增加，碳碳纤维参参与承载载的能力力逐渐增增大，所所以其校校验系数数显现逐逐渐减小小的趋势势。3从动载载试验数数据可见见：计算算基频较较实测基基频小,这说明明计算结结果反映映的结构构刚度小小于实测测结果反反映的结结构刚度度，即说说明该桥桥整体刚刚度较大大，有较较强的抗抗冲击性性能，结结构满足足设计要要求。4由动载载试验结结果分析析可知：碳纤维维加固且且在跨中中增设一一道横隔隔梁的桥桥

20、跨结构构的固有有频率低低于增大大截面法法加固且且在桥跨跨的L/3和2L/3处增设设横隔梁梁的桥跨跨结构的的固有频频率。这这说明：碳纤维维加固且且在跨中中增设一一道横隔隔梁对提提高桥跨跨结构的的整体刚刚度效果果明显。三、粘贴碳碳纤维片片后受弯弯构件的的正截面面强度计计算计算假定：1.碳纤维维片仅在在活载作作用下分分担一部部分承载载能力，故故可按相相应的弹弹性模量量比值，按按容许应应力法计计算其应应力状态态。2.平截面面假定：构件弯弯曲后，其其截面仍仍保持为为平面，加加固粘贴贴的碳纤纤维片材材的拉应应变仍按按平截面面假定计计算确定定，但不不应超过过碳纤维维片材的的容许拉拉应变。3.截面受受压区混混

21、凝土的的应力图图形可简简化为矩矩形，其其压力强强度取混混凝土的的轴心抗抗压强度度设计值值fcd，截截面受拉拉混凝土土的抗拉拉强度不不予考虑虑。4.钢筋应应力等于于钢筋应应变与其其弹性模模量的乘乘积，但但不大于于其设计计强度值值。碳纤纤维片材材的拉应应力等于于碳纤维维片材弹弹性模量量与其相相应拉应应变的乘乘积。5.碳纤维维片材的的容许拉拉应变，取取，且不不应大于于碳纤维维片材极极限拉应应变的2/3和0.01两者中中的较小小值。式中 碳纤维维片材厚厚度折减减系数，按按下式确确定：碳纤维片片材的层层数；每层碳纤纤维片材材的厚度度；碳纤维片片材的弹弹性模量量。6.混凝土土的极限限应变为为cu=00.0

22、0033; 普通钢钢筋的极极限应变变为s=0.01；由于于碳纤维维材料无无明显流流限，其其应力应应变关系系几乎成成线性变变化，故故假定其其极限应应变为cf =s=0.01，也即即在极限限承载力力状态计计算时其其抗拉设设计强度度可取为为=2.31050.001=23300MMpa(对本桥桥加固中中采用的的TXDD-200和TXDD-300而言),而不能能按其实实测极限限强度34000 MMPa进进行计算算，也即即仅取用用其极限限强度的的23000/334000=677.6%，已使使在极限限承载力力状态下下的变形形协调。7.在达到到受弯承承载力极极限状态态前，碳碳纤维片片材与混混凝土之之间必须须粘

23、结可可靠，不不发生粘粘结剥离离破坏。根据结构设设计原理理正截面面极限承承载能力力计算的的基本公公式:或假定则得：取碳纤维材材料的设设计强度度Rcff =223000MPaa后即可可按上式式求得中中性轴的的位置。从或的条件件即可求求得截面面极限承承载能力力,并必须须满足的的安全条条件。结合以上假假定及基基本原理理可进行行正截面面强度计计算：1.混凝土土受压区区高度和和受拉面面碳纤维维片材的的应变，按按下列两两式联立立求解确确定：粘贴碳纤维维片材时时,在混凝凝土粘贴贴基面处处的应变变定义为为碳纤维维片材粘粘贴处碳碳纤维片片材的基基准应变变,其计算算方法如如下:式中加固固前受弯弯构件计计算截面面已作用用的初始始弯矩；加固前初初始弯矩矩作用下下受压边边缘的压压应变；、加固前前初始弯弯矩作用用下受拉拉边缘的的钢筋拉拉应变和和拉应力力；受压边缘缘混凝土土压应变变综合系系数；受拉钢筋筋拉应变变不均匀匀系数；内力偶臂臂系数，取取0.887；钢筋弹性性模量与与混凝土土弹性模模量的比比值；受拉钢筋筋配筋率率，；混凝土抗抗拉强度度标准值值；按有效受受拉混凝凝土截面面面积计计算的纵纵向受拉拉钢筋配配筋率，；有效受拉拉混凝土土截面面面积，对对受弯