桥梁施工粘贴加固技术

PAGE1PAGE140第七章粘贴贴加固技术术粘贴钢板补强强强加固法粘贴钢钢钢板的日日的在在于补强强原结结构构件件的强强度不足足，提提高构件件的抗抗弯、抗抗剪能能力，提提高原原结构的的刚度度，限制制裂缝缝的开展展，改改善钢筋筋与混混凝土的的应力力状态。当粘贴贴贴钢板是是试图图提高原原构件件的抗弯弯强度度时，钢钢板粘粘贴在梁梁底或或板底，钢钢板板和混凝凝土作作为整体体受力力考虑，以以钢钢板与混混凝土土粘结面面处混混凝土的的局部部剪切强强度控控制设计计。钢钢板的规规格宜宜薄而宽宽，厚厚度一般般不超超过6mm，薄钢板板由由于具有有较好好的弹性性而易易于适应应构件件表面状状况。粘粘贴钢板板补强强加固的的合理理设计应应控制制在钢板板发生生屈服之之前，混混凝土不不出现现剪切破破坏。为为避免钢钢板在在自由端端脱胶胶，端部部可采采用夹紧紧螺栓栓固定，也也可可在钢板板上按按一定间间距用用螺栓固固定。粘粘贴钢板板补强强加固的的施工工技术要要点如如下。(一)表面处理理为了取得良好的的的粘贴效效果，必必须先对对粘贴贴部位混混凝土土及所要要粘贴贴的钢板板进行行认真的的表面面处理。混混凝凝土的粘粘贴表表面要清清除破破碎部分分，凿凿平、凿凿毛并并露出骨骨料，用用钢丝刷刷或用用压缩空空气清清除浮尘尘，于于轮贴钢钢板前前再用丙丙酮擦擦洗一遍遍。钢钢板表面面则需需先用汽汽油洗洗去油污污，用用喷砂或或砂轮轮打磨除除锈，使使表面露露出光光泽，再再丙酮酮用擦洗洗，最最后用一一层环环氧树脂脂薄浆浆将粘贴贴面予予以保护护。(二)粘贴钢板板一般钢板采用涂涂涂抹粘贴贴。先先在混凝凝土表表面和钢钢板表表面涂一一层环环氧树脂脂胶浆浆，然后后在钢钢板上均均匀铺铺一层环环氧砂砂浆，厚厚度约约为4mm左右，随随即即将钢板板贴在在混凝土土面上上并加压压成型型，通过过加压压使多余余的胶胶浆沿板板边挤挤出，从从而使使钢板密密贴在在混凝土土表面面。关于钢板粘贴的的的加压成成型方方式一般般有二二种：一一种是是螺栓加加压，即即在混凝凝土粘粘贴面上上每隔隔30～60cm间距埋没没一一根φ12mm的螺栓，在在在钢板的的相应应位置钻钻孔，钢钢板粘贴贴后通通过旋紧紧螺帽帽加压，另另一一种是用用木楔楔加压，即即在在构件下下方距距构件底底面15～20cm处设置支支承承梁(可在桥下下搭搭设或在在桥面面悬出)，在支承承梁梁与构件件之间间安设木木楔，待待钢板粘粘贴后后即楔紧紧木楔楔以达到到加压压的目的的。当当在构件件上缘缘表面粘粘贴钢钢板时，则则可可在钢板板上搁搁置重物物进行行加压。采用粘粘粘贴钢板板进行行补强加加固时时，粘贴贴质量量的好坏坏将直直接影响响加固固效果，共共中中保证粘粘贴的的密实又又是关关键，当当发现现粘贴按按缝有有空隙时时，应应及时用用胶结结剂填补补。为为了防止止粘贴贴的钢板板锈蚀蚀。钢板板的外外露面亦亦应清清除油污污，并并用钢丝丝刷除除去锈斑(若用螺栓栓加加压，螺螺栓亦亦应同样样处理理)并涂一层层环环氧树脂脂薄浆浆罩面，再再涂涂两层防防锈漆漆予以保保护，以以后每隔1～2年应检查查一一次防护护层，若若发现脱脱漆现现象应及及时修修补。当粘贴钢板系用用用来增加加原构构件的抗抗剪强强度时，钢钢板板应粘贴贴在梁梁的侧面面，如如图5—2所示。所所粘粘贴的钢钢板可可以是块块状，也也可采用用带状状钢板，若若为为带状钢钢板，则则应沿着着垂直直于斜裂裂缝方方向(即沿着主主拉拉应力方方向)粘贴。为为了了提高带带状钢钢板板端端的粘粘结强度度，可可在带状状钢板板两端设设置水水平锚固固钢板板，采用粘贴技术补补补强加固固旧桥桥可以取取得较较好的补补强效效果，国国内外外都进行行了大大量的试试验研研究与实实际应应用。英英国QuinnttonM55高速公路路上上的四座座桥梁梁为通过过重载载车辆的的需要要，于1975年采用在在梁梁底粘贴贴钢板板的方法法进行行补强，取取得得了良好好的效效果。这这四座座桥梁均均为三三跨(17＋27.4＋17m)的变截面面钢钢筋混凝凝土连连续空心心板梁梁桥。于1970年建成，1973年的设计计检检查表明明通行行重车的的承载载能力不不够，经经现场检检查，各各桥板的的下缘缘均有若若干裂裂缝。加加固方方法采用用在板板底粘贴贴厚6.5mmm、宽254mmm、长6.500m的钢板．．粘粘贴剂采采用环环氧树脂脂，以以细磨的的二氧氧化硅为为填料料，其最最大粒粒径为0.4mmm。施工时时先先对钢板板及混混凝土的的粘贴贴面喷砂砂，清清除表面面污染染和浮浆浆，然然后粘贴贴钢板板。粘贴贴时先先将钢板板挂在在固定于于板底底的吊杆杆上，钢钢板表面面经手手工涂胶胶后，从从悬挂在在板底底吊杆上上的反反作用梁梁上将将钢板楔楔紧粘粘贴在安安装位位置，使多余的的粘粘胶沿钢钢板边边缘挤出出。为为避免粘粘贴剂剂局部剥剥落或或开裂，钢钢板板两端以以夹紧紧螺拴固固定在在混凝土土上，最最后以灰灰色的的云母氧氧化铁铁涂料涂涂在钢钢板外露露面以以防锈蚀蚀。加加固前后后曾对对其中一一座桥桥梁进行行静载载对比试试验试试验表明明。经经过粘贴贴钢板板补强后后，板板梁的刚刚度比比加固前前提高高11％，大致致为为按未开开裂板板的结构构分析析结果的2倍，在给给定定荷载下下，裂裂缝的开开展度度减少了35～40％。此外外，试试验还表表明，粘粘贴剂环环氧树树脂在硬硬化过过程中因因行车车振动的的影响响(全桥在高高速速公路开开放交交通的情情况下下进行加加固施施工)，使其剪剪切切强度降降低16％，但仍仍高高于桥面面混凝凝土的剪剪切强强度因此并不不影影响加固固效果果。前面所所所说的云云南大大开门桥桥，在在对主梁梁采用用增焊主主筋加加固的同同时，对对梁端腹腹板上上因主拉拉应力力而产生生的斜斜裂缝及及挂梁梁牛腿处处的剪剪切裂缝缝，也也采用环环氧树树脂粘贴贴钢板板的方法法进行行了加固固，在在梁肋两两侧跨跨越裂缝缝设置置斜向带带状钢钢板，钢钢板两两端设锚锚固板板并用螺螺栓定定位加压压成型型，也取取得了了良好的的效果果。第二节粘粘粘贴玻璃璃钢加加固法采用环环环氧树脂脂胶浆浆粘贴玻玻璃纤纤维布形形成玻玻璃钢，可可以以大大提提高粘粘贴层的的抗拉拉强度。根根据据广东省省交通通科研所所的试试验，以10％丙酮稀稀释释环氧树树脂净净浆、制制成合合有四层层玻璃璃纤维布布的玻玻璃钢，其抗拉强强度度可以达达到170MMPPa。云南省省交交通科研研所做做的小梁梁试验验表明，粘粘贴贴长度与与小梁梁跨径之之比L1／L＝0.422667～0.466667时，最大大荷荷载能力力与素素混凝土土梁相相比提高1.60～2.10倍；在梁梁侧侧面粘贴贴十层层玻璃纤纤维布布后，当L1／L＝0.3667～0.90时，提高1.0338～2.7557倍；粘贴贴长长度愈大大，最最大抗拉拉荷载载也愈大大。该该所另一一项试试验证实实，由由于玻璃璃钢的的弹性模模量较较低，因因此，在在粘贴玻玻璃纤纤维布时时掺加加高强钢钢丝，使使玻璃钢钢的刚刚度得到到提高高。为此此，在在补强加加固工工程中，常常常常在玻璃璃纤维维布中间间粘贴贴φ5mm的高强钢钢丝丝予以加加劲。粘贴玻玻玻璃钢补补强加加固的施施工技技术要点点是：：(一)))搭设支架架，安安装成型型模板板。(二)))混凝土粘粘贴贴面的表表面处处理(同前)。(三)))用高强钢钢丝丝制备加加劲。高高强钢丝丝除锈锈后织成成排栅栅，并用用丙酮酮擦洗，然然后后涂上环环氧树树脂胶浆浆。(四)))成型。在在成成型模板板上铺铺一层塑塑料薄薄膜，在在其上上先刷一一层环环氧胶浆浆，铺铺设第一一层玻玻璃纤维维布，压压平挤出出气泡泡，再刷刷第二二层环氧氧胶浆浆，铺第第二层层玻璃纤纤维布布。当铺铺至所所需厚度度的一一半时，即即可可铺放加加工好好的高强强钢丝丝排栅，并并用用环氧砂砂浆填填平排栅栅的空空隙刮平平后再再铺设其其余几几层玻璃璃纤维维布。(五)))粘贴。在在成成型的玻玻璃钢钢顶面铺铺一层层环氧砂砂浆，用用支撑由由中部部向两端端依次次均匀地地顶起起模板，使使玻玻璃钢紧紧贴在在构件表表面上上，至环环氧砂砂浆从缝缝隙中中溢出，再再用用最外一一层宽宽玻璃纤纤维布布将溢出出的环环氧砂浆浆包敷敷在梁的的腹板板上。(六)))脱模和防防腐腐处理。第三节粘贴贴贴钢筋加加固法法由于玻玻玻璃钢的的弹性性模量较较混凝凝土低，当当采采用粘贴贴玻璃璃钢补强强时，在在其受力力时玻玻璃钢的的拉伸伸长度比比混凝凝土大，因因而而控制结结构变变形的能能力较较差。粘粘贴钢钢板又存存在加加工成型型较为为困难、需需要要一定数数量的的支架材材料及及辅助设设备等等问题。为为弥弥补上述述方法法的不足足，采采用粘贴贴钢筋筋进行补补强加加固可以以取得得较好的的效果果。采用用用粘贴钢钢筋补补强时，所所用用钢筋的的直径径以不超超过8mm为宜，粘粘贴贴剂环氧氧砂浆浆的厚度度一般般为钢筋筋直径径的2倍。粘贴贴钢钢筋的施施工要要点为：：(一)))搭设支架架，在在支架上上设支支承梁和和成型型模板。(二)))混凝土粘粘贴贴面的表表面处处理。(三)))布设钢筋筋。钢钢筋事先先按设设计长度度拉直直截好，用用丙丙酮擦洗洗后放放在模板板上绑绑扎成排排栅，或或在桥下下点焊焊成排栅栅后就就位。钢钢筋排排栅表面面涂一一层环氧氧树脂脂胶浆后后用吊吊杆吊住住并紧紧贴在构构件底底面上。(四)))粘贴。为为了了便于脱脱模，在在模板上上先铺铺一层塑塑料薄薄膜。将将环氧氧砂浆均均匀地地摊铺在在模板板上。在在模板板与支承承梁之之间打入入木楔楔将模板板顶起起压在构构件底底面上，使使环环氧砂浆浆压人人钢筋排排栅空空隙内以以保证证钢筋与与混凝凝土粘为为一体体。(五)))脱模与防防护护。待环环氧砂砂浆固化化后即即可拆卸卸模板板，检查查粘贴贴质量并并进行行修补，最最后后对钢筋筋进行行涂漆等等防护护处理。采用粘粘粘贴技术术进行行桥梁补补强加加固，其其施工工工艺较较为简简单。但但是，粘粘贴质量量的好好坏将直直接影影响加固固的效效果。为为此，在在施工时时对下下列几个个问题题必须严严加控控制。（一)严严严格掌握握胶结结料的配配合比比，环氧氧砂浆浆采用的的砂子子的粒径径不宜宜大于0.4mmm。(二)施施施工温度度。环环氧树脂脂在低低温条件件下固固化较慢慢，涂涂层也不不易均均匀，所所以一一般宜选选择在在15℃～28℃的温度下下施施工。若若施工工温度较较低则则需采取取加温温养护措措施，例例如采用用紫外外线灯烘烘烤等等。(三)))保持成型型所所需的压压力。粘粘贴补强强大多多数在梁(扳)的底面进进行行，由下下向上上就贴，如如果果成型时时施加加的压力力不够够，补强强层可可能下坠坠，与与混凝土土粘合合不紧密密，以以致发生生脱落落。(四)))涂胶要均均匀匀且用力力刮平平，将气气泡挤挤出，以以免形形成空洞洞或脱脱胶。(五)))做好粘贴贴基基面的处处理和和防护措措施。第四节碳炭炭炭纤维粘粘贴补补强加固固法一、粘贴碳纤维维维加固技技术概概述粘贴碳纤维加固固固技术是是一种种新型的的桥梁梁加固改改造技技术。碳碳纤维维片(CFRPP)是用拉抗抗强强度极高高的的的碳纤维维经环环氧树脂脂预浸浸而成的的结构构增强复复合片片材。将将它用用环氧树树脂作作为粘结结剂，沿沿受力方方向或或垂直于于裂缝缝方向粘粘贴在在受损构构件上上，粘结结剂作作为它们们之间间的剪力力连接接媒介，形形成成新的复复合体体，使增增强贴贴片与原原有钢钢筋共同同受力力，增大大了结结构抗拉拉或抗抗剪能力力，能能有效地地提高高强度、刚刚度度、抗裂裂性和和延性，控控制制裂缝和和挠度度的继续续发展展。粘贴碳纤维加固固固技术的的主要要特点是是：几几乎不增增加结结构自重重和截截面尺寸寸；不不改变桥桥下净净空高度度；施施工方便便；对对原结构构几乎乎不会造造成新新的损伤伤；具具有良好好的耐耐腐蚀性性和耐耐久性，具具有有良好的的抗疲疲劳性能能；优优异的力力学性性能，可可有效效应用于于多种种结构补补强，包包括抗弯弯、抗抗剪、抗抗压、抗抗疲劳、抗抗震震、抗风风、控控制裂缝缝和挠挠度的扩扩展、增增加结构构的延延性；根根据受受力分析析可以以进行多多层粘粘贴进行行补强强，其方方向性性也可以以灵活活掌握。二、加固实例唐通线义井大桥桥桥位于唐唐通线线香河县县城东东300米潮白河河上上。该桥桥建于于1971年，上部部为33孔T型截面简简支支梁结构构，下下部为钻钻孔灌灌注桩基基础，双双柱式墩墩台。桥桥梁总长长：466..33m；每跨标标准准跨径：14.1100m；计算跨跨径径：13.7700m；桥面净净宽宽：净7＋2x0..775m（人行道道）；；原设计计荷载载：汽—15级，拖—60级。随着着社社会经济济的发发展，交交通量量日益增增大，大大吨位车车辆越越来越多多，原原桥的承承载能能力已无无法满满足目前前交通通的需要要，桥桥梁出现现了很很多病害害。主主要表现现在：：主梁跨跨中出出现环向向裂缝缝、支点点处出出现斜向向裂缝缝和隔板板开裂裂，以及及墩顶顶盖梁裂裂缝等等，已属属三类类桥梁，因因此此急需对对其进进行技术术改造造，将其其承载载能力提提高达达到汽—20级，挂－100级的荷载载标标准。为为了确确定桥梁梁目前前的承载载能力力以及判判断桥桥梁的加加固效效果和对对粘贴贴碳纤维维加固固与增大大截面面法两种种方案案的比较较研究究，在施施工前前后对该该桥进进行单梁梁静载载试验；；在竣竣工后进进行全全桥的动动静载载试验，由由荷荷载试验验数据据分析可可得出出以下结结论：：1．由静载试验验验数据可见见：：各试验验孔各各工况测测试截截面应变变的校校验系数数平均均值在0.78左右；试试验验孔各工工况的的挠度校校验系系数平均均值在在0.82左右;挠度校验验系系数和应应变校校验系数数均低低于《大大跨径径混凝土土桥梁梁的试验验方法法》中所所规定定的1.05的上限。这这这说明试试验孔孔上部桥桥跨结结构在设设计荷荷载作用用下，结结构处于于弹性性工作阶阶段，具具备设计计要求求的刚度度和承承载能力力。2．由静载试验验验结果分析析可可知：工工况一一加载时时增大大截面法法加固固的桥跨跨结构构的应变变校验验系数较较优于于粘贴碳碳纤维维加固的的桥跨跨结构，挠挠度度校验系系数两两方案基基本相相当；工工况二二加载时时粘贴贴碳纤维维加固固的桥跨跨结构构的应变变校验验系数与与增大大截面法法加固固的桥跨跨结构构的应变变校验验系数基基本相相当，而而粘贴贴碳纤维维加固固的桥跨跨结构构的挠度度校验验系数略略低于于增大截截面法法加固的的桥跨跨结构的的挠度度校验系系数。由由此可见见，随随荷载的的增加加，碳纤纤维参参与承载载的能能力逐渐渐增大大，所以以其校校验系数数显现现逐渐减减小的的趋势。3．从动载试验验验数据可见见：：计算基基频较较实测基基频小小,这说明计计算算结果反反映的的结构刚刚度小小于实测测结果果反映的的结构构刚度，即即说说明该桥桥整体体刚度较较大，有有较强的的抗冲冲击性能能，结结构满足足设计计要求。4．由动载试验验验结果分析析可可知：碳碳纤维维加固且且在跨跨中增设设一道道横隔梁梁的桥桥跨结构构的固固有频率率低于于增大截截面法法加固且且在桥桥跨的L/3和2L/3处增设横横隔隔梁的桥桥跨结结构的固固有频频率。这这说明明：碳纤纤维加加固且在在跨中中增设一一道横横隔梁对对提高高桥跨结结构的的整体刚刚度效效果明显显。三、粘贴碳纤维维维片后受受弯构构件的正正截面面强度计计算计算假定：1.碳纤维片仅仅仅在活载载作用用下分担担一部部分承载载能力力，故可可按相相应的弹弹性模模量比值值，按按容许应应力法法计算其其应力力状态。2.平截面假定定定：构件件弯曲曲后，其其截面面仍保持持为平平面，加加固粘粘贴的碳碳纤维维片材的的拉应应变仍按平平截截面假定定计算算确定，但但不不应超过过碳纤纤维片材材的容容许拉应应变。3.截面受压区区区混凝土土的应应力图形形可简简化为矩矩形，其其压力强强度取取混凝土土的轴轴心抗压压强度度设计值值fcd，截面面受受拉混凝凝土的的抗拉强强度不不予考虑虑。4.钢筋应力等等等于钢筋筋应变变与其弹弹性模模量的乘乘积，但但不大于于其设设计强度度值。碳碳纤维片片材的的拉应力力等于于碳纤维维片材材弹性模模量与与其相应应拉应应变的乘积积。5.碳纤维片材材材的容许许拉应应变，取取，且且不应大大于碳碳纤维片片材极极限拉应应变的的2/3和0.01两者中的的较较小值。式中—碳碳纤纤维片材厚厚厚度折减减系数数，按下下式确确定：—碳纤维片材的的的层数；—每层碳纤维片片片材的厚度度；；—碳纤维片材的的的弹性模量量。6.混凝土的极极极限应变变为εcu=0..000333;普通钢筋筋的的极限应应变为为εs=0.001；由于碳碳纤纤维材料料无明明显流限限，其其应力应应变关关系几乎乎成线线性变化化，故故假定其其极限限应变为εcf=εs=0.001，也即在在极极限承载载力状状态计算算时其其抗拉设设计强强度可取取为==2.33×105×0.01=230000Mpaa(对本桥加加固固中采用用的TTXD--200和TXD--330而言),而不能按按其其实测极极限强强度34000MMPa进行行计计算，也也即仅仅取用其其极限限强度的23000//34000==67.6%，已使在在极极限承载载力状状态下的的变形形协调。7.在达到受弯弯弯承载力力极限限状态前前，碳碳纤维片片材与与混凝土土之间间必须粘粘结可可靠，不不发生生粘结剥剥离破破坏。根据结构设计原原原理正截截面极极限承载载能力力计算的的基本本公式:或假定则得：取碳纤维材料的的的设计强强度RRcf=223000MPPa后即可可按按上式求求得中中性轴的的位置置。从或的条件即可可求求得截面极极极限承载载能力力,并必须满满足足的安全条条件件。结合以上假定及及及基本原原理可可进行正正截面面强度计计算：：1.混凝土受压压区区高度和受受拉面碳碳纤维维片材的的应变变，按下列列两两式联立立求解解确定：：粘贴碳纤维片材材材时,在混凝土土粘粘贴基面面处的的应变定定义为为碳纤维维片材材粘贴处处碳纤纤维片材材的基基准应变变,其计算方方法法如下:式中—加固前受受受弯构件件计算算截面已已作用用的初始始弯矩矩；—加固前初始弯弯弯矩作用下下受受压边缘缘的压压应变；；、—加固前初始始弯弯矩作用下下受拉边边缘的的钢筋拉拉应变变和拉应应力；；—受压边缘混凝凝凝土压应变变综综合系数数；—受拉钢筋拉应应应变不均匀匀系系数；—内力偶臂系数数数，取0..887；—钢筋弹性模量量量与混凝土土弹弹性模量量的比比值；—受拉钢筋配筋筋筋率，；—混凝土抗拉强强强度标准值值；；—按有效受拉混混混凝土截面面面面积计算算的纵纵向受拉拉钢筋筋配筋