粘贴钢板加固法

§1.5粘贴钢板加固技术1、特点及合用范畴1）粘贴加固的优点由于桥梁构造补强加固的胶粘剂，其粘结强度应当不不大于等于被粘材料本身的强度，能与被粘合构件成为整体。实践表明，粘钢加固钢筋混凝土桥梁构件，含有以下优点：技术先进，性能良好。将强度高的钢板粘贴于被加固的钢筋混凝土梁受力部位，不仅能确保混凝土和钢板作为一种新的整体共同受力，并且能最充足地发挥粘钢地强度，封闭粘贴部位加固构件的裂缝，约束混凝土变形，从而有效地提高加固构件的刚度与抗裂性；同时能够任意地依设计需要与可能而粘贴，有效地发挥粘钢构件地抗弯、抗剪、抗压地性能，其受力均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。所占空间小，不影响被加固构造外观和使用空间。由于加固体大都是一层3～4mm厚钢板粘贴于相对体形或厚度大得多地构造上，因此，加固体所占空间小，基本上不影响外观。加固施工所需空间，也可视净空规定，采用支顶、活动卡和锚栓加压粘贴。加固施工周期短。由清理、修补加固构件表面，将钢板粘贴于构件上，到加压固化，大概1～2天时间，比其它的加固法可大大节省施工时间。材料消耗小。钢材可按计算的需要量粘贴于构件的加固部位，并和原构件共同协调受力。工艺简便粘钢加固工序为被加固构件表面清理和修补、刚把那除锈、拌胶粘贴、加压固化、钢板外露面图刷防锈漆等，施工工艺简便，只要认真细致，每道工序较容易达成操作规程规定。由于粘钢加固法有一系列优点，即使用于桥梁工程中的时间不长，但发展快速，应用越来越广泛。2）合用范畴实验资料表明，建筑构造胶的粘结抗剪强度随温度而变，当温度高于60℃时，强度开始下降。试件长久泡在水中，强度也有所减少，因而粘钢加固法广泛应用于无化学腐蚀桥梁构造中。外部粘钢加固实验，现在受弯构件静载实验较多，缺少动载实验，特别是疲劳性能实验资料甚少，我国用胶来粘贴钢板加固构件的时间不长，使用最多的是环氧类建筑构造胶。这种胶有较为系统的实验和工程使用经验，性能较为可靠，但现在胶种发展很快，有的性能已相称不错。为不妨碍建筑构造胶的发展，而在使用上又安全可靠，故对新胶种应持谨慎态度，通过系统的实验和试点，获得经验后逐步推广使用。3）材料规定加固所用的胶粘剂，必须是强度高、耐久性好、含有一定弹性。现在所用的环氧类构造胶的粘结抗剪、抗拉强度随被粘基层材料种类而异，当基层材料为钢材，破坏发生在胶层，粘结强度靠近于胶本身的强度，当基层材料为混凝土时，破坏发生在混凝土上，粘结强度等于混凝土的强度。混凝土的抗剪强度实验值、原则值及设计值可据中国建筑科学研究院构造所实验统计表2.1.5-1采用；混凝土的轴心抗拉强度原则值及设计值按现行规范规定采用。加固用钢板，普通以3号钢或16锰钢为宜，钢板、连接螺栓及焊缝的强度设计值，应按现行钢构造设计规范规定采用。混凝土抗剪强度（MPa）表2.1.5混凝土强度强度名称C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60实验值原则值设计值2.251.701.252.702.101.753.152.501.803.552.852.103.903.202.354.303.502.604.653.802.805.003.902.955.304.002.955.604.103.102、粘贴加固梁破坏特性与受力分析1）粘贴构造梁的破坏特性许多实验表明，粘贴钢板加固梁板破坏时，粘贴在梁底的钢板能够达成屈服强度。在适筋范畴内，随着荷载的增加，原梁中钢筋屈服，钢板随着也达成屈服，随即混凝土被压碎而破坏。也有部分实验表明，粘贴在梁底的钢板未达成屈服强度，而是钢板与混凝土间撕脱造成加固梁破坏。这种破坏没有明显的预兆，钢板与混凝土间粘结忽然撕脱，梁中钢筋应力突增，很快进入强化阶段而脆性破坏。2）粘钢加固梁受力分析对于粘钢加固梁，由于原受拉钢筋的极限应变为＝0.11。比3号钢钢板比例极限应变值＝0.001～0.0025大10倍以上，即使加固梁钢板比原钢筋有应力滞后现象，但在破坏时，钢板普通均能达成屈服强度，因此，其截面受力可按普通受弯构件计算。同时也应注意到，由于粘贴钢板的应力滞后，当钢板达成屈服时，加固梁的挠度及裂缝就偏大。部分实验和实践表明，加固梁破坏时，钢板未达成屈服而是钢板与混凝土间撕脱所致，其承载力远低于钢板达成屈服时承载力。并且是脆性破坏，这种现象应避免出现。造成此种破坏重要有以下三方面因素：（1）锚固长度不够在混凝土表面粘结钢板与埋在混凝土中的钢筋相比，受力较为不利。钢板的拉力仅仅依靠单面的粘结应力来平衡。钢板的合力与粘结应力不在一条线上，它们形成一种力偶，使钢板产生与梁的弯曲方向相反的变形。起着剥离钢板的作用，容易使钢板撕脱，因而规定有较长的锚固长度，普通规定锚固长度：受拉区不得不大于200t（t为钢板厚度），亦不得不大于600mm；受压区不得不大于160t，亦不得不大于480mm。（2）粘结剂的质量问题钢板能否有效地参加原梁的工作，重要取决于钢板与混凝土之间粘结力的抗剪和抗拉强度。胶粘剂的质量对强度影响极大，应认真选择。由于原材料质量、工艺操作变化，不同厂家管理不同，可能生产出来的构造胶质量有较大波动，若质量不佳，粘钢加固受力时，容易出现钢板撕脱而破坏。故现场使用的构造胶应及时检查，其强度指标应不低于混凝土强度，但检查构造胶的办法尚无统一原则，只能参考已有经验进行。（3）施工质量的影响粘钢加固的效果与施工质量亲密有关，粘钢加固梁钢板撕脱重要是施工质量不佳引发的。其中表面解决，涉及加固构件结合解决及钢板粘合解决，是最核心的工序，应根据构件表面的新旧程度、坚实程度、干湿程度，分别看待，认真解决。粘贴、固定与加压应追踪检查，确保粘贴密实。否则非常容易出现粘贴钢板受力撕脱。为了确保工程质量，粘贴加固必须由专业化施工队伍施工。3、粘钢加固计算1）梁（板）受拉区粘贴钢板加固计算（1）承载能力计算梁（板）正截面强度局限性时，可采用在受拉区表面粘贴钢板法，如图2.1.5图2.1.5-1此时，矩形截面受弯承载力可按下式进行计算：式中:——原构件纵向钢筋抗拉强度设计值；——原构件纵向钢筋抗压强度设计值；——原构件纵向受拉钢筋截面面积；——原构件纵向受压钢筋截面面积；——加固钢板抗拉强度设计值；——加固钢板截面面积；0.9——考虑加固钢板的应力滞后、撕脱力影响等的强度折减系数；——原构件混凝土弯曲抗压强度设计值；——混凝土受压区高度；——原构件的宽度；——粘贴钢板重心至混凝土梁上缘的距离；——受拉钢筋重心至混凝土梁上缘的距离；——钢筋安全系数，取=1.25。（2）钢板锚固粘结长度计算钢板锚固粘结长度，是指在原梁不需要加固截面以外的粘贴钢板的延伸长度。它确保了钢板在拉断之前不发生脱胶等粘结破坏。规定钢板在锚固区的粘结受剪承载力必须不不大于钢板的受拉（受压）承载力，其锚固长度按下式计算：式中：——受拉加固钢板厚度；——被粘混凝土抗剪强度设计值；——加固钢板抗拉强度设计值。公式中数值2为锚固区剪应力分布不均匀系数，近似按三角形考虑。图2.1.5-2若钢板粘贴长度不能满足计算长度，可在钢板的端部锚固粘结U型箍板，如图2.1.5-2所示。当箍板与补强钢板间的粘结受剪承载力不大于或等于箍板与混凝土间的粘结受剪承载力时，锚固承载力为加固钢板与混凝土间的粘结受剪承载力及箍板与加固钢板间的粘结受剪承载力之和；反之锚固承载力则为加固钢板和箍板与混凝土间的粘结受剪承载力之和，其计算公式为：当时当时式中：——每端箍板数量；——箍板宽度；——箍板单肢的梁侧混凝土的粘结长度；——钢与钢粘接抗剪设计值。2）斜截面承载力极限状态计算当梁的斜截面受剪承载力局限性时，可采用局部粘贴并联U形箍板进行加固（图2.1.5-3），此时斜截面受剪承载力按下式计算：同时，必须满足下列条件式中：——斜截面受承载剪力设计值；——原构件斜截面受剪承载力设计值；——单肢箍板截面面积；——箍板轴线间距；——加固钢板抗拉强度设计值;——钢筋安全系数,取=1.25。4、粘钢加固施工1）构造规定粘钢加固结合面的粘结强度重要取决于混凝土强度，因此，被加固构件的混凝土强度不能太低，普通粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于C20。粘结钢板厚度重要根据结合面混凝土强度、锚固区长度及施工操作规定而定，钢板愈厚所需锚固长度就愈长，并且很硬，不好粘贴；反之，钢板愈薄，相对用胶量就愈大，不经济。根据经验，粘钢钢板厚度以2～6mm为宜，普通取4mm。粘接钢板在加固点外的锚固长度，除满足计算外，还必须满足一定的构造规定，对于大跨径构造或经受重复荷载的构造，锚固区尚宜增设U型箍板或螺栓等附加锚固方法。为了延缓胶层老化，避免钢板锈蚀，钢板及其邻接的混凝土表面，应进行密封防水防腐解决。简朴而有效的方法是用M15水泥砂浆抹面，其厚度对于梁不应不大于20mm，对于板不应不大于15mm。2）施工要点粘钢加固施工应按图2.1.5-4工艺流程进行。防腐粉刷检查与实验固化固定加压粘贴涂胶被粘混凝土和钢板表面解决防腐粉刷检查与实验固化固定加压粘贴涂胶被粘混凝土和钢板表面解决胶粘剂配制胶粘剂配制加固构件卸载加固构件卸载表面解决表面解决涉及加固构件结合面解决和钢板贴合面解决，是粘钢加固施工过程最核心的工序，应认真进行。对于混凝土构件结合面应根据构件表面的新旧程度、坚实程度、干湿程度，分别按下列四种状况解决：=1\*GB3①对很旧很脏的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用冷水冲洗，再对粘合面进行打磨、除去2～3mm厚表层，直至完全露出新鲜面，并用压缩空气除去粉尘。解决后，若表面严重凹凸不平，可用环氧树脂砂浆修补。=2\*GB3②如果混凝土表面不是很脏很旧，则可直接对粘合面进行打磨，去掉1～2mm厚表层，用压缩空气除去粉尘，用棉花沾丙酮擦试表面。=3\*GB3③对于新混凝土粘合面，先用角磨机将粘合面磨平，再用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，用棉花沾丙酮擦试表面。=4\*GB3④对于龄期在3个月以内，或湿度较大的混凝土构件，粘钢前尚须进行人工干燥解决。对于钢板粘合面，应根据钢板锈蚀程度，分别按下列两种办法解决：=1\*GB3①如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直。然后用脱脂棉花沾丙酮擦拭干净。=2\*GB3②如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡20min，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子、最后用平砂轮打磨出纹道，再用丙酮擦试干净。（2）卸荷为了减轻粘贴钢板的应力、应变滞后现象，粘贴钢板及胶液固化期间应封闭交通。（3）配胶现在构造加固用胶粘剂中最惯用的是环氧类粘结剂。环氧类粘结剂分为甲、乙两组分，使用前应进行现场质量检查，合格后方能使用。使用时将甲、乙两组分别按阐明规定混合在一起，用转速为100～300r/min的轴式搅拌器搅拌，至色泽均匀为止。容器内不得有油污，搅拌时应避免水进入容器，并按同一方向进行搅拌，以免带入空气形成气泡，减少粘结性能。（4）粘贴粘结剂配制好后，用抹刀同时涂抹在已解决好的混凝土表面和钢板上，厚度1～3mm（5）固定与加压钢板粘贴好后立刻用特制U型夹具夹紧或用木杆顶撑，压力保持为0.05～0.1MPa，以使胶液刚从钢板边缝挤出为度。若用膨胀螺栓固定，膨胀螺栓普通是钢板的永久附加锚固，其埋设孔洞应与钢板一道于涂胶前钻成。（6）固化环氧类粘结剂在常温下固化，保持在20℃以上，24h即可拆除夹具或支撑，若低于15（7）检查撤除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从音响判断