粘贴钢板加固法

一、粘贴钢板加固法原理

钢板粘贴补强法是：采用环氧树脂系列粘接剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区域薄弱部位，使之与结构物形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，通过钢板与补强结构的共同作用，提高其刚度，限制裂缝开展，改善钢筋及混凝土的应力状态，提高梁的承载能力，以达到补强效果一种加固方法。

用粘贴钢板来加固桥梁，在国外已得到广泛的应用，国内也有不少实例，这是因为这种加固法具有以下优点：

（1）不需要破坏被加固的原有结构物；

（2）加固工程质量要求很高，但施工时并不要求高级的专门技术人员操作；

（3）加固工程几乎不增大原结构物的尺寸；

（4）能在短期内完成加固工程；

（5）几乎可以不改变具有历史价值建筑的原有艺术特点。

粘贴钢板加固的常用形式有：板梁桥或T梁桥梁底粘贴纵向钢板加固、箱梁或T梁（或工字梁）梁腹粘贴斜向钢板加固、悬臂梁牛腿或挂梁端部粘贴钢板加固、拱桥拱圈粘贴钢板加固等。为保证钢板与被加固的构建形成整体，钢板必须有足够的锚固长度，粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性。为避免钢板脱胶拉开，端部可用加紧螺栓固定，但必须注意不要对构建截面造成不必要的损伤。

二、钢与混凝土的粘结强度

加固时粘贴上的钢板，能否与原构件混凝土整体协同工作，取决于钢板与混凝土之间的粘贴强度。就钢与混凝土的粘贴抗剪强度和粘贴抗拉强度进行如下实验：

(1)在C40级的混凝土立方体试块上，用结构胶结粘合两块大小相同的钢板，在结构胶完全固化后，进行剪切实验（如图1）。结果表明，剪切破坏发生在混凝土，而不再粘结面上，混凝土的破坏面大于粘合面。可见，粘结抗剪强度大于混泥土的抗剪强度。（2）粘结抗拉实验

把两块钢板对称的粘结在C40级的混凝土立方体试块上，进行抗拉实验（如图）结构表面，拉断面发生在混凝土试块上，而粘结面完好，混凝土的破坏面大于粘合面。可见，粘结抗拉强度大于混凝土的抗拉强度。

上述实验表面，用结构胶粘结的钢板与混凝土，无论其粘结抗剪，还是粘结抗拉，破坏均发生在混凝土，粘结强度取决于混凝土的钢板自身强度。因此，钢板与混凝土的粘结抗剪、粘结抗拉强度，可取等于混凝土的抗剪强度、轴心抗拉强度。

三、粘贴钢板加固设计

首先，应对桥梁存在的病害与产生缺陷的原因进行分析，当确定采用粘贴钢板进行加固后，根据病害与缺陷的所在部位，确定钢板的规格和粘贴部位和形式。一般将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘，以便充分发挥粘贴的钢板强度与作用，同时封闭粘贴部位的裂缝和缺陷，约束混凝土变形，从而有效地提高被加固构件的刚度和抗裂性。设计时，可根据需要与可能在不同的部位粘贴钢板，有效地发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能。

(1)为了提高桥梁结构的抗弯能力，一般在构件的受拉缘的表面粘贴钢板，使钢板与原结构形成整体来受力，此时以钢板与混凝土粘结处的混凝土局部抗剪切强度控制设计。合理与安全的设计应控制在钢板发生屈服变形前，粘结处混凝土不出现剪切破坏。

(2)当桥梁结构的主拉应力区斜筋不足，为了加固和增加结构的抗剪切强度时，可将钢板粘贴在结构的侧面（如图2），并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴(斜度一般为45°

-

60°)，以承受主拉应力。

(3)补强设计时，钢板可作为钢筋的断面来考虑将钢板换算成钢筋，原有构件承

受恒载与活载，增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。

(4)在构件设计时，加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状，但钢板的厚度必

须比计算出的厚度大些。用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽、厚度一般为4-6mm，较薄的钢板可有足够的弹性来适应构件表面形状。用于抗剪能力提高的钢板厚度宜厚点，可依设计而定，一般采用10

-

15mm。

(5)设计钢板长度时，应将钢板的两端延伸到低应力区，以减少钢板锚固端的粘结应力集中，防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板被拉脱现象的发生。

(6)粘钢法加固桥梁，如何确保钢板和外加固构件形成整体受力是加固成功与否的关键，所以，在补强设计时，除应考虑钢板具有足够的锚固长度、粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性外，为避免钢板在自由端脱胶拉开，端部可用夹紧螺栓固定，或设置U型箍板、水平锚固板等，并在钢板上按一定的距离用螺栓固定，确保钢板与混凝土之间的粘结力满足抗拉或抗剪强度的需要。

四、下面以粘贴钢板法加固箱梁为例

(1)加固前处理

1)仔细凿除崩裂和起壳的混凝土保护层。为保证修补材料与老混凝土之间在周边教结

良好，凿除部分的周边应有碗口形明显轮廓，周边轮廓深度至少3cm.

2)若钢筋仅外侧(靠保护层一侧)锈蚀，则只需凿除混凝土保护层部分即可;若钢筋内侧

也锈蚀，则沿钢筋周围的混凝土均要凿除内侧凿除深度至少2cm以上直至露出好混凝土为止。3)锈蚀的钢筋必须严格除锈，直到露出金属光泽。

（2）修补材料的选择及相应的称结面处理方法

1)凿除深度达5cm以上，可选择C30微膨胀快硬硫铝酸盐水泥拌制的小石子混凝土填

补，或采用C30水性微膨胀聚合物小石子混凝土填补。填补前必须充分湿润混凝土表面(无积水)，并在修补前涂刷双组分混凝土界面剂，在未凝固前就浇筑填补微膨胀小石子混凝土，并用模板顶压，防止流淌，潮湿养护至少7d。

2)凿除深度小于5cm者或正好位于粘钢部位，均应选择强度达C30以上的环氧树脂胶

砂浆填补。填补前，必须用无油棉丝蘸丙酬仔细清洁教结面(包括钢筋)并保持干燥;然后用元填料的树脂胶在教结面上涂敷设薄层，使其浸润秸合面表面;然后再填补含填料的树脂胶砂浆。对顶面及侧面修补时为了避免树脂砂浆流淌，应用包裹聚乙烯塑料薄膜的模板顶压着，并封闭缝隙。（4）粘钢加固措施

1)膨胀加固螺栓孔眼放样并钻孔。按施工图的加固位置，在混凝土黏合面处选用与膨胀加固螺栓相应直径钻头，并用电钻(冲击钻)钻孔。由于钢筋混凝土内部有钢筋，而且钢筋位置误差较大，容易在钻孔时碰到钢筋阻碍，故事先可用钢筋探测器确定钢筋位置，并容许为避开内部钢筋而适当移动孔眼位置。待混凝土黏合面上孔眼全部钻成后，用薄纸覆盖在混凝土面上画出混凝土孔眼位置;然后覆盖到钢板黏合面上，用电钻钻取相应孔眼，以使二者孔眼对准;然后把钻有孔眼的钢板覆盖到混凝土翁合面处。核对孔眼位置，如有不吻合还可修正。

2）混凝土黏合面表面处理。①用斩斧在教合面上依次轻斩混凝土表面，斩斧纹路应与受力方向垂直，除去表层0.2-O.3cm以露出砂石新面，并除去粉粒(可用无油压缩空气吹除或用毛刷扫除表面粉粒儿）。

②用无油棉丝蘸丙酬擦拭混凝土结合面，除去油污。

③保持混凝土秸合面干燥清洁状态。

3)钢板表面处理。

①钢板教合面必须进行除锈和粗糙处理。

②钢板教合面可用喷砂或平砂轮打磨除锈，直至出现金属光泽;钢板教合面应有一定粗糙度，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。用冲击电钻在钢与混凝土底面上钻孔，钢板钻孔按一定间距和锚栓规格钻孔后运到工地，钻孔位置可采用梅花形，如图2。

③用无油棉丝蘸丙四周擦拭钢板结合面，直到用新棉丝蘸丙酣擦拭后不见污垢为止。

(5)建筑结构胶配制

（2）钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙处理，直至打磨出现金属光泽，然后并用干棉布拭净表面。

4.2加压固定及卸荷系统准备

（1）构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去，并尽量减小施工临时荷载。

（2）加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅能产生较大压力，而且也同时卸去了构建承担的部分恒荷载，能更好的使粘钢板与原构件协同受力，加固效果较好，施工效率较高。

（3）加压固定也可采用螺栓、角钢、垫板所组成的系统，该系统在加固构件上适合位置钻孔固定膨胀螺栓。若在钢板上钻孔，并将螺杆用胶锚固，则将对钢板产生符合锚固力，效果极好，最适合侧面钢板的粘贴。

（4）实际施工中两种系统常结合采用。

4.3配置结构胶

（1）结构胶一般分AB两组份，配胶宜采用机械搅拌，搅拌器可由电锤和搅拌齿组成，搅拌池可采用电锤钻头端部焊接十字形Φ14钢筋制成。也可用细钢筋棍人工搅拌。

（2）取洁净容器（塑料和金属盆，不得有油污、水、杂质）和称重衡器按配合比混合，并用搅拌器搅拌约5~10分钟左右至AB组份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡。每次配胶量不宜过多，现配现用。

4.4涂胶与粘贴1）胶粘剂配置好后，用腻刀涂抹在已处理好钢板面上（或砼表面），胶断面宜成三角形，中间厚3mm左右，边缘厚1mm左右，然后将钢板粘贴在的砼表面用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。

（2）所用主要起居：加压固定及卸荷系统，腻刀、手套。

4.5固化、卸加压固定系统

结构胶在常温、低温下均可良好固化，若固化温度25℃左右，24小时可撤除加压固定系统，72小时即可正常使用。若固化温度5℃左右，48小时可撤除加压固定系统，96小时即可正常使用。

4.6检验

（1）结构胶有高触变性，正常操作可达到100%的饱满度。检验时可用小锤轻击粘贴钢板，从从音响判断粘贴效果，也可采用超声仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%，非锚固区有效粘结面积少于70%，应剥离钢板，重新粘贴。

（2）对重要构件也可采用载荷检测，一般采用分级加载至正常荷载的标准值，检测结果较直观、可靠，但费用较高，耗时也较长。需千斤顶或配置（常用沙袋、砖块）、百分表、裂缝显微镜。

4.7维护

粘贴3天后，钢板宜采用20mm厚MI15水泥砂浆抹面防腐，也可涂防锈漆3道。

4.8注意事项

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