桥梁检测评定与加固技术（第2版） 课件 第8章 8.3 粘贴钢板加固技术

第八章桥梁上部结构的改造与加固技术——粘贴钢板加固技术南京林业大学江苏·南京粘贴钢板加固技术技术原理与特点粘贴钢板加固法是采用环氧树脂系列粘结剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位，与原结构形成整体共同受力，限制裂缝发展，实现加固目的粘贴钢板加固法原理粘贴钢板加固可以根据设计需要实现抗弯、抗剪、抗压等不同的加固目的。对于抗弯加固，此法适用于主梁承载力不足，或桥梁承载能力需要提高的情况缺点：钢板易遭受环境侵蚀、化学腐蚀结构容易在黏结面上发生剥离脱空，需附加螺栓辅助锚固超过60℃时，环氧树脂胶易软化而丧失承载力，不宜采用此加固技术优点：不需要破坏原结构物，几乎不增大原结构的尺寸，不影响外观和使用空间，施工快捷方便，对环境的干扰少技术原理与特点主要途径与施工工艺粘贴钢板加固法具体实施时，有涂胶法和压力灌注法两种，当钢板厚度小于5mm时，可采用压贴法施工，使用膏状黏结剂；当钢板厚度大于5mm时，宜采用灌注法，使用液状黏结剂(a)压贴法(b)灌注法粘贴钢板加固法的不同施工方法此两种施工方法仅在黏结剂的施工方面不同，其他工艺基本相同。以涂胶法为例，主要施工流程如图所示：混凝土表面处理钢板黏合面处理卸载配置胶黏剂涂胶与粘结固化后处理钻孔与植筋固定与加压钢板防护处理主要途径与施工工艺对脏旧的混凝土构件的粘合面，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，对粘合面进行的凿毛、至少凿除5mm厚表层并基本达到能见到混凝土粗骨料的程度并用压缩空气除去粉尘混凝土表面处理混凝土表面凿毛对不是很脏旧的混凝土表面，对粘合面打磨去掉1～2mm厚表层，用压缩空气除去粉尘，用棉花沾丙酮擦拭表面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，用棉花沾丙酮擦拭表面对于龄期在3个月以内，或湿度较大的混凝土构件，粘贴钢板前尚须进行人工干燥处理混凝土表面处理修补破损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，然后再用脱脂棉花蘸丙酮擦拭干净钢板锈蚀严重,须先用适度盐酸浸泡20min，使锈层脱落，用石灰水冲洗，随后用平砂轮打磨出纹道，用丙酮擦拭干净(a)钢板打磨(b)喷涂盐酸除锈钢板粘合面处理钢板粘合面处理(a)称重(b)混合调配为了减轻粘贴钢板的应力、应变滞后现象，粘贴钢板后的环氧树脂胶固化期间宜封闭交通配置胶黏剂胶黏剂采用环氧类胶黏剂，由甲、乙两个组分合成。将甲、乙两个组分按配比混合，用机械充分搅拌均匀，每次搅拌量不宜过多配置胶黏剂卸载按照设计图纸，确定锚栓位置，用钢筋探测仪确定钢筋位置，确定孔位后钻孔，设计无说明时孔洞按梅花形布置，完成后进行清孔用注胶枪从孔底向外缓缓注浆，注胶量为孔体积2/3左右，然后将锚栓缓慢旋入洞内(a)钻孔注胶(b)植入钢筋钻孔与植筋钻孔与植筋采用涂胶法时，胶黏剂配制好后，用抹刀将胶黏剂同时涂抹混凝土表面和钢板表面，中间厚边缘薄，立面涂胶应自上而下进行粘贴好钢板后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下钢板补胶，重新粘贴压贴法钢板表面涂胶涂胶与粘结钢板粘贴好后立即用特制U型夹具夹紧或用木杆顶撑，压力保持在使胶液刚从钢板边缝挤出若用锚栓固定，膨胀螺栓一般是钢板的永久附加锚固，其埋设孔洞应与钢板同时于涂胶前形成，钢板加压的顺序应由中间向两边对称进行，锚栓固定加压后胶从四边被挤出(a)夹具加压(b)锚栓固定加压固定与加压固定与加压钢板粘贴宜在常温下固化，固化期间不得对钢板有任何扰动，20℃左右气温时，24h后可拆除夹具或支撑，3d后可加载使用。若气温≤10℃时，应采取人工加温、保温措施，或采用特殊的胶黏剂(a)锚固钢板(b)固化钢板粘贴固化固化钢板与混凝土表面之间缝隙用稠度较高的环氧树脂水泥砂浆来填塞、勾缝，膨胀螺栓帽用环氧树脂水泥砂浆封住

钢板防护处理(a)钢板涂刷粒石或粗砂(b)钢板表面涂刷防锈漆当外抹砂浆保护层防护时，为利于砂浆粘结，可在钢板表面粘一层粒石或粗砂；若不抹砂浆保护层时，可在钢板表面涂刷防锈漆钢板防护处理后处理构造设计中，钢板形状据需要选用，厚度必须大于计算厚度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用于提高抗剪能力的钢板厚度宜厚；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充分考虑整体受力问题，粘钢法加固桥梁，如何确保钢板和被加固构件形成整体受力是加固成功与否的关键钢板条采用Q345扁钢带，锚固螺栓采用全螺纹非焊接螺杆，钢材等级应为Q345或Q235设计要点设计构造采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于5mm，钢板厚度大于5mm时，应采用压力注胶部结对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，钢板宜采用条带粘贴，钢板的宽度不应大于50mm当加固的受弯构件需粘贴一层以上钢板时，相邻两层的截断位置应错开一定距离，错开的距离不应小于300mm，并在截断处加设U形箍(对梁)或横向压条(对板)进行锚固材料和构造要求

——受拉钢板粘贴延伸长度(mm)

——对梁为受拉面粘贴钢板的总宽度(mm)，对板为lm板宽范围内粘

贴钢板的总宽度(mm)——加固钢板的抗拉强度设计值——加固钢板的截面面积

——钢板与混凝土之间的鼓结强度设计值(MPa)对受弯构件正弯矩区的正截面加固，受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离应不小于按下式确定的粘贴延伸长度：

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不满足规范延伸长度的要求时，应采取U形箍、压条锚固措施。对于梁而言，应在延伸长度范围内均匀设置U形箍，且应在延伸长度的端部设置一道加强箍梁粘贴钢板端部锚固措施负弯矩区的加固构造对负弯矩区进行加固时，钢板应在负弯矩包络图范围内连续粘贴，其延伸长度的截断点应按本规范延伸长度确定对无法延伸的一侧，应粘贴钢板压条进行锚固。钢压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平负弯矩区粘贴钢板端部锚固措施图当采用钢板进行斜截面承载力加固时，应粘贴成斜向钢板U形箍或L形箍，上端应粘贴纵向钢压条予以锚固（a）钢板抗剪箍侧视图直接涂胶粘贴钢板宜使用锚固螺栓，锚固深度不小于6.5倍螺栓直径螺栓中心最大间距为24t（t为钢板厚度）；最小间距为3d（d为螺栓直径）螺栓中心距钢板边缘最大距离为8t或120mm中的较小者；最小距离为2d孔径（b）L形箍剖面图（c）U形箍剖面图粘贴钢板加固桥梁构件的作用效应宜分别按下列两个阶段进行计算：第一阶段：粘贴钢板加固施工前，作用应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其他荷载第二阶段：粘贴钢板加固后，作用(或荷载)应考虑包括构件自重在内的恒载、二期恒载作用及使用阶段的可变作用计算原理在矩形截面或翼缘位于受拉区的钢筋混凝土T形截面受弯构件的受拉面粘贴钢板进行加固时，其正截面承载力计算公式：抗弯加固正截面承载力计算简图混凝土受压区高度应按下式确定：混凝土受压区高度尚应符合下列条件：——桥梁结构的重要性系数，按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)规定采用——第二阶段弯矩组合设计值——原构件混凝土抗压强度设计值——等效矩形应力图形的混凝土受压区高度，简称混凝土受压区高度——分别为原构件截面宽度——分别为原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值——构件达到承载能力极限状态时，加固钢板的拉应变——加固钢板的弹性模量——加固钢板的截面面积——分别为原构件受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积——受拉区、受压区普通的钢筋合力点至受拉区边缘、受压区边缘的距离——原构件截面有效高度，=-，

为原构件截面高度——相对界限受压区高度，按原构件混凝土和受拉普通钢筋强度级别，应按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362)表5.2.1规定选用

当

时，正截面抗弯承载力按下式计算：加固钢板的拉应变按下列公式计算：——第一阶段弯矩组合设计值——加固钢板抗拉强度设计值——混凝土极限压应变——混凝土受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值，取0.8——加固前原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度——在

作用下，原混凝土截面上边缘的混凝土压应变——加固前原构件开裂截面换算截面的惯性矩对受弯构件正弯矩区的正截面加固，受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离应不小于按下式确定的粘贴延伸长度：——受拉钢板粘贴延伸长度(mm)——对梁为受拉面粘贴钢板的总宽度(mm)，对板为1m板宽范围内粘贴钢板的总宽度(mm)——加固钢板的抗拉强度设计值——加固钢板的截面面积——钢板与混凝土之间的黏结强度设计值(MPa)受弯构件加固后的斜截面应满足下列条件：——加固后构件验算截面处的第二阶段剪力设计组合值(kN)——桥梁结构的重要系数，按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)规定采用——原构件混凝土强度等级——原构件截面宽度(mm)——原构件截面有效高度(mm)应用实例：粘贴钢板加固技术加固钢筋混凝土T梁桥某钢筋混凝土T梁桥建成至今已40多年，原设计荷载较低。随着交通量增大，超载车辆增多，桥梁长期处于超负荷运营状态，出现诸多病害。桥梁检测显示：混凝土强度，T梁混凝土原设计强度等级C30，实测32MPa。混凝土表面有腐蚀现象，主梁混凝土未剥落和漏筋T梁裂缝，T梁腹板在跨中L/4～3L/4范围出现多条竖向裂缝，最大缝宽0.23mm，超过规范规定值0.2mm桥面铺装出现多条纵向通缝，T梁单板受力严重桥墩盖梁斜向裂缝对该桥梁，加固提载方案如下：在T梁底部粘贴厚度8mm的钢板，提高其抗弯能力；在T梁梁端粘贴厚度4mm的U形钢板箍，增加底部钢板的锚固和梁端的抗剪能力；在U形钢板箍的上端设置厚度4mm的纵向钢压条，压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平粘贴钢板技术加固钢筋混凝土T梁(尺寸单位：mm)粘贴钢板加固连续箱梁某国道京杭运河大桥的主桥全长592.2m，桥面宽26m，设计荷载为公路-I级。主桥为(62m+100m+62m)变高度预应力连续箱梁，在长期服役过程中，箱梁的腹板出现多条斜向裂缝，严重影响桥梁的使用安全经检测、评定与专家会议研究决定，采用粘贴钢板法加固箱梁腹板。腹板粘钢的主要部位是在边跨8#-11#节段、中跨7