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有粘结预应力体系在高速公路桥梁加固中的应用
发布时间：11-23
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    上三高速K15+860（跨径3m、交角90°）通道桥位于上三高速公路15K+860处，断面形式为B×H＝3.0m×2.3m的箱涵，顶、底板厚29cm，侧板厚27cm，混凝土为25号混凝土。该桥右幅为一期“四自”工程建造，左幅为二期建造。
      由于超载超限的严重影响及当时施工工艺的制约，该桥混凝土风化严重（测试碳化深度均在5cm ）、通道顶板采用回弹法测试强度推断值仅在10MPa左右，远低于设计要求，且顶板底面裂缝较多，分别垂直于公路中心线方向分布，经检测，虽然混凝土强度测试结果较设计值偏低许多，但并未出现破坏性裂缝和病害，特别是箱涵的侧腹板在检查时并未发现可见病害，因此本箱涵加固维修重点在箱涵顶板裂缝的补强加固和箱涵侧腹板的碳化防护问题处理上。
    1.加固方案比选
    1.1方案一：箱涵顶板底面粘贴碳纤维布加固
    在箱涵顶板底面沿桥纵向粘贴宽30cm，厚0.167mm的碳纤维面（单位面积重量为300g/m2），间距为20cm；在其上沿桥横向再粘贴3条宽30cm，厚0.167mm的碳纤维布压条。
    1.2方案二：箱涵顶板底面采用有粘结预应力体系加固
    在箱涵顶板底面，沿平行于道路中心线方向，以间距20cm布置预应力钢筋，通过锚固于箱涵顶板底面的螺栓将其固定，采用螺旋扣环拉紧器或测力板手扭进螺旋进行张拉。预应力钢筋张拉后，喷注3cm厚氧化铝聚糖树脂砂浆或高性能抗拉复合砂浆，将预应力钢筋与被加固梁体粘结为一体。预应力钢筋采用直径φ6.3mm的镀锌软钢丝，或用两股钢绞线、高强螺旋肋钢丝替代。
    1.3方案三：箱涵顶板底面喷射混凝土加固
    在箱涵顶板底面布置10cm×10cm间距φ8钢筋，并通过锚固于箱涵顶板底面及侧板的φ12植筋固定，在其上喷射6cm厚的混凝土，增大箱涵顶板截面。
    三个方案原理相同，都是在箱涵顶板底面采用加强材料提高结构的抗变承载能力，抑制裂缝的发展。方案一造价较高，施工相对得意，工期短；但由于补强材料的应用滞后特点，碳纤维的高强抗拉性能不能得到充分发挥，仰面粘贴碳纤维布施工质量较难保证，混凝土碳化较深不利于碳纤维发挥作用。方案二施工较简单，工期较短，它解决了补强材料应力滞后的缺点，提高了补强材料的的利用效率，同时有锚固简单和结构耐久性高的技术优势，复合砂浆直接喷射在板底，省去了对顶板混凝土防碳化的处理。方案三采用在板底截增大截面、增加钢筋布置，提高承载力，该方案造价最低，施工较简单，但回弹损耗量大（50%以上），加固工程量小，难于发挥喷射混凝土大面积施工处理快捷的优势。
    综合比较选择方案二为加固推荐方案，即箱涵顶板底面在粘结预应力体系加固方案。
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他一定是哪里做的不够好，别替他瞒着了，告诉我们吧~
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&　　前言&　　据交通部数据统计，截至2010年底，我国公路通车总里程达到398.4万公里，公路、水路、民航等交通基础设施的跨越式发展为国民经济发展做出了重要贡献。桥梁是公路的重要组成部分，且我国桥梁绝对多数以钢筋砼或预应力砼为主修建。随之而来的桥梁病害问题也日益严重，如何加强对桥梁的维修与加固，延长其使用寿命，保证其承载及通行能力，具有十分重要的意义。粘贴钢板法就是其中一种行之有效的加固方法。&　　1、粘贴钢板法适用情况及病害诱因&　　1.1&旧桥受弯构件不满足现行使用荷载&　　由于近些年来许多地区交通流量增大及重车、超载车增多，在现行使用荷载下，原受弯构件受拉钢筋或斜筋配筋不足，构件出现较多横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝等。&　　1.2&旧桥构件受拉钢筋严重锈蚀或受损&　　造成构件受拉钢筋锈蚀或受损的主要诱因有以下三点：一是以前对钢筋保护层认识不足，在施工方面普遍存在着不重视的现象，导致钢筋保护层厚度不满足要求，造成钢筋提前开始锈蚀；二是限于当时外加剂的研发和生产水平不高，多采用掺盐防冻等施工方法进行混凝土施工，造成钢筋腐蚀；三是施工中存在施工缺陷，造成混凝土中局部出现空洞等问题，使得钢筋过早的锈蚀或受损。&　　1.3&增加构件的抗裂性和刚度&　　1.4&提高大偏心受压构件的承载力&　　大偏心受压构件由于受拉钢筋配置不足，易出现类似于受弯构件的病害。采用粘贴钢板法粘贴钢板于受拉区，分担加固后荷载产生的拉应力，能有效提高大偏心受压构件的承载力。&　　2、粘贴钢板法计算原理介绍&　　2.1&钢筋混凝土构件&　　加固前，原构件承受恒载的作用，采用粘贴钢板法加固后，新截面承受活载及后加恒载的作用。各材料的最终应力采用各阶段计算所得应力叠加而成，并按容许应力法验算强度，然后利用试算所得到的新增钢板截面积进行持久状况承载能力极限状态正截面抗弯承载力和抗压承载力计算。&　　2.2&预应力混凝土构件&　　预应力混凝土构件加固计算均按部分预应力混凝土B类构件进行。加固前，原构件承受恒载和有效预加应力的作用，采用粘贴钢板法加固后，新截面承受活载及后加恒载的作用。各材料的最终应力采用各阶段计算所得应力叠加而成，并按容许应力法验算强度，然后利用试算得到的新增钢板截面积进行持久状况承载能力极限状态正截面抗弯、正截面抗压及斜截面抗剪承载力计算。&　　3、粘贴钢板法施工工艺介绍&　　3.1&施工准备&　　为了减轻钢板的应力、应变滞后现象,粘贴钢板及胶液固化期间应封闭交通。同时对构件裂缝等病害进行初步处理，处置措施可参考公路桥梁加固设计规范。&　　3.2&定位及表面处置&　　按设计在构件上画出粘贴位置轮廓线，轮廓线应比实际粘贴位置四周各加宽不小于20mm。&　　表面处置方法如下：a、混凝土表面的处理：对粘结面进行打磨，除掉混凝土表面的浮浆及松散、劣化的混凝土2-3mm，直至露出新鲜面，并用脱脂棉纱醮丙酮把混凝土表面擦拭2-3遍；b、钢板表面处理：粘贴面用角向磨光机打磨，直至露出金属光泽，打磨纹理与钢件受力方向垂直，并用脱脂棉纱醮丙酮把钢板擦拭干净备用。&　　3.3&预贴及锚固措施&　　表面处理经验收合格后进行预贴，保证钢板在粘贴轮廓线内且钢板与混凝土表面基本吻合。&　　钢板的锚固措施一般有螺栓锚固、设置U形箍或L形箍、设置垂直于受力钢板方向的压条。可根据桥梁加固实际情况选择锚固方法。&　　3.4&配胶&　　一般采用环氧树脂胶粘剂，必须按产品说明书规定的比例配制，根据粘贴面积，要求每一次配制的结构胶不超过10kg。&　　3.5&涂胶、粘贴钢板&　　粘结剂配置好后，用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板上，厚度1-3mm，中间厚边缘薄；将钢板粘贴于预定位置，粘好钢板后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞，表示已粘贴密实,否则应剥下钢板补胶，重新粘贴。&　　3.6&加压锚固&　　钢板粘贴于预定位置后,应立即锚固，将钢板牢固地锚固于加固构件上,&结构胶通过挤压从钢板边缘挤出，同时采用木杆顶撑，压力保持为0.05-0.1MPa。&　　3.7&固化&　　固化期内禁止对钢板进行任何扰动，结构胶在常温下24小时即可拆除支撑，三天后即可受力使用。当温度过低时应采用人工加固养护。&　　3.8&检验及验收&　　可用小锤轻击粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超生仪检测。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。&　　3.9&防锈处理&　　加固后钢板采用防锈漆、抹水泥砂浆保护层等措施保护，以避免钢板被腐蚀。&　　4、粘贴钢板法应用实例&　　某桥上部采用3&16m钢筋砼连续空心板桥，板厚70cm。在使用过程中发现连续板跨中，1/4跨位置出现多处横向裂缝，最大裂缝宽度0.35mm，但钢筋未发现锈蚀。经过现场检验，发现设计要求主筋保护层厚度为5cm，而施工实际保护层厚度一般为7-8cm，严重的达到12cm，造成截面有效高度降低，抗弯能力严重下降。经论证后决定采用粘贴钢板法进行加固。&　　4.1&计算资料&　　空心板采用C40混凝土，受拉钢筋为61&25，保护层120mm，钢筋截面积As=，计算截面恒载跨中弯矩MG=2.49&103&kN.m，活载跨中弯矩Mq=3.94&103&kN.m，主钢筋为HRB335，未发现锈蚀。拟采用在中断交通的情况下粘贴钢板加固，不考虑受压钢筋的作用。&　　4.2&应力验算&　　计算时先将空心板截面换算成等效工字形截面，然后按T形截面处理。&　　4.2.1&第一阶段应力计算&　　计算加固前恒载作用下原截面混凝土及钢筋的应力。计算结果如下。&　　截面受压边缘混凝土应力：&&c1=1.97MPa&　　受拉钢筋重心处应力：&s1=35.28MPa&　　截面受拉边缘混凝土应力：&c1=6.79MPa&　　4.2.2&第二阶段应力计算&　　计算加固后活载及后加恒载作用下截面的混凝土及钢筋应力。&　　选择厚度6mm，宽200mm钢板粘贴，共使用20块，截面积Asp=20*6*200=24000mm2。计算结果如下。&　　原截面受压边缘混凝土应力：&&c2=4.19MPa&　　原受拉钢筋重心处应力：&s2=39.54MPa&　　粘贴钢板重心处应力：&sp=67.19MPa&　　4.2.3&最终应力验算&　　原截面受压区边缘混凝土应力：&&c=&&c1+&&c2=1.97+4.19=6.16MPa&[&w]&fcd=18.4MPa&　　原受拉钢筋重心处最大应力：&s=&s1+&s2=35.28+39.54=74.82&[&s]&0.66fsd=185MPa&　　粘贴钢板重心处应力：&sp=67.19MPa&[&sw]&0.75fsd=210MPa&　　4.3&截面验算&　　验算加固后持久状况承载能力极限状态正截面抗弯承载能力。&　　承载能力极限状态下弯矩组合设计值：Md=1.2MG+1.4Mq=8.504&103&kN.m&　　计算过程这里不在详述，计算结果如下。&　　正截面抗弯承载力为9372.6kN.m&у0Md=8.504&103&kN.m，符合要求。&　　5、结束语&　　粘贴钢板法是桥梁加固的一种常见方法，它施工简单且养护方便，对我国大量的旧桥、缺陷桥加固具有重要的实用价值。也是设计人员进行加固设计时的重要加固措施之一。热点推荐：【精】&1、2、3、4、
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1、概述 　　对老化或有病害的钢筋混凝土结构进行加固是提高其耐久性、延长其使用寿命的有效办法，其主要方法有：加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、增设支撑加固法、粘钢加固法、托梁抽柱技术、增设支撑体系及剪力墙加固法、增设拉结联系加固法、裂缝修补技术等。粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板以提高结构承载力的一种加固方法。该方法优点是简单、快速、不影响结构外形，施工影响较小。外包钢加固法分湿式与干式两种。干式外包钢施工简便，但承载力提高量、整体工作性能及受力特点不如湿式外包钢有效。现将外包钢加固技术与粘钢加固技术结合起来，用新型结构胶代替乳胶水泥和环氧树脂化学灌浆，同时发挥了外包钢加固技术与粘钢加固技术的优点。本文通过对这种新型结构胶的外包粘钢柱的模型试验，探讨这种加固技术的受力性能，并以万益钢结构加工厂厂房作为工程加固研究实例，进一步说明该技术用于工程结构加固的可行性。 　　2、建筑物结构(梁、板、柱)加固的主要原因分析&　　建筑物在其设计使用年限内，一般都应满足安全性、适用性和耐久性三项基本功能要求，但无论是旧建筑物还是新建建筑物，都可能由于种种原因，造成其不能满足上述某项或几项功能的要求。这些原因往往在设计阶段、施工阶段或使用阶段形成： 　　2.1在设计阶段，可能由于勘察、设计资料不全或不准，出现设计计算的错误或构造不合理等原因，造成结构构件的配筋量、断面尺寸、混凝土强度等不足，致使建筑物不能满足预定功能的要求。 　　2.2在施工阶段，可能由于施工管理不善，或施工技术水平低下，或人为非法的偷工减料，或不按施工规范操作以及施工不慎等原因，发生主要受力钢筋放错位置以及配筋量、构件断面、混凝土强度等不符合设计，造成工程质量隐患，致使建筑物不能满足原设计功能要求。 　　2.3在使用阶段，可能由于建筑物已经达到或超过了设计使用年限，已完成其功能要求的使命而又在继续使用的；或建筑物年久失修，在尚未达到设计使用年限就已丧失某项或几项功能要求；或建筑物使用不合理，包括建筑物用途变更、超载使用、使用条件或环境恶化以及人为破坏等原因；或由于自然灾害及偶然事故，致使建筑物不能满足其基本功能要求。 　　由于上述在不同阶段形成的种种原因，导致建筑物不能满足或丧失某项或几项功能要求。为了恢复或部分恢复其原有功能或一定的功能，就应及时采取加固补强措施来满足。 　　&　　3、工程情况 　　3．1该工程为工业建筑，在室内地坪某区域内，有一震源。在正常生产条件下，在夹层楼板上有明显震感。 　　3．2所检测梁、板的混凝土设计强度等级为C25。 　　3．3经建筑工程质量检验测试中心检测，该工程混凝土强度不到20MPa，屋面横向梁中部及纵向梁中部多处存在一定深度的裂缝；由于抗剪承载力不足，纵向梁的端部有剪切型裂缝，屋面板也多处存在裂缝。 　　3．4材料选择&　　水泥采用R42．5；乳胶采用805乳胶；钢材选用成钢Q235B钢；环氧树脂及固化剂为蓝星化工生产的FA4及T31；水泥砂浆为广汉中砂；焊条采用大西洋E43型焊条手工焊；环氧树脂(A组份)配比为环氧树脂(E44)：增塑剂：稀释剂一100：15：15。 　　3．5工程设备&　　加工钢材设备主要有钢材加工机具、焊机；打磨设备主要有角磨机、金刚石磨片、砂轮片、空压机、棉布、护目镜、防尘口罩；制胶设备有搅拌器、容器、衡器、手套；固定设备有加压固定及卸荷系统、腻刀。 　　4粘钢加固施工工艺&　　4．1粘钢施工工艺流程，被粘结砼及钢板表面处理→钢板涂敷结构胶→粘贴钢板→固定→加压→固化→检验。　　4．2施工方法及要求 　　（1）用轻型水磨石机磨去混凝土粘结面浮浆，清理干净后，用棉布沾丙酮将表面擦干净，以保证胶层粘结在坚实的混凝土基材上。 　　（2）用角向磨光机对钢板粘结面进行除锈和去粗糙处理，打磨纹理方向与钢板受力方向重直，然后用棉布沾丙酮将粘结面擦干净，擦钢板是要顺着纹理擦，以增加钢板与结构胶层的粘结能力。 　　（3）严格按产品使用说明要求的比例，在现场计量配制胶结剂，并搅拌均匀。 　　（4）胶结剂配制完毕后，及时用抹刀涂敷在已处理的钢板表面，厚度以l一3mm为宜，中间厚边缘薄，然后将钢板粘贴于预定位置，以胶液刚从钢板边缘挤出为度。压钢板方木要包塑料薄膜，因结构胶不粘塑料，所以将来拆除方便。一般兼作钢板的永久附加锚固措施，其埋设孔洞应与钢板于涂胶前同时准备好。 　　（5）当胶结剂固化到70％左右强度(20℃一般24h)时，即可拆去加压工具，用小锤敲击钢板检验其有效粘结面积。锚固区有效粘结面积不应小于90％，非锚固区有效粘结面积不应小于70％。 　　（6）在钢板外涂2cm厚1：2水泥砂浆，以保护钢板。 　　&　　4.3注意事项 　　（1）由于配置好的结构胶发热较大，经常导致结构胶快速固化，所以应用导热较好的容器，每次配胶时不应过多（3~5kg），应及时涂抹，不应间隔太长时间而导致结构胶固化。结构胶属于易燃物品，在施工过程中应注意防火。 　　（2）在涂抹已处理好的混凝土表面和钢板时，注意在中心轴线位置可以多涂抹些结构胶厚度在2~3mm，然后往两边厚度逐渐减小，在加压挤胶时，有利于胶体均匀分布，避免中心位置形成空鼓或胶体厚度不够。 　　（3）当钢板面积较大时，在放置时应快速倾斜下放，避免胶体流淌和整块钢板整面接触到结构胶而在混凝土上胶体和钢板胶体之间由于空气的阻断而产生空鼓。 　　（4）在加压时，最好在钢板面上放置压条，然后再每间隔500mm位置上置上夹具，加压时夹具两边应同时施力，且间隔一个夹具加压，然后再把剩余夹具进行加压，这样可以避免沿钢板纵向胶体不均。 　　（5）处理端部锚固时，首先应注意U型锚固环下料时应精确，避免过大造成结构胶厚度过厚导致粘结强度下降，或过小而造成锚固环套不上。加压时最好在锚固环开口处打上膨胀螺丝进行加压。 &&&&&&4.4安全措施 　　（1）严格控制脚手架所用材料和加工质量，不得使用不合格产品。为防止钢管锈蚀，要及时涂刷防锈漆。钢管内壁每3年清理一次，扣件每3年用煤油洗净，有条件可除锈镀锌。 　　（2）脚手架必须进行施工方案设计。特别是高层建筑，复核验算其承载力，做出完整搭设、使用、拆除方案。 　　（3）操作人员必须持证上岗。搭设时要逐排逐跨进行。操作人员要穿防滑鞋，系安全带，佩戴安全帽。 　　（4）操作现场应设安全围护或警示标志。 　　（5）脚手架拆除应从上而下，逐层向下进行，严禁上下同时作业。 　　（6）使用过程中严格遵守规定要求，严格控制施工荷载和铺板的层数。 　　（7）必须按规定搭设安全网，以保证架上和架子周围人员安全。 　　（8）要建立和加强脚手架检查和监督制度，消除事故隐患。 　　4.5关键控制点： 　　（1）工作环境的温度，由于胶本身的性能要求操作时温度在5~60℃之间。 　　（2）&工作环境的相对湿度不大于70％，如果相对湿度过大，胶容易受潮而起鼓泡，从而影响粘贴质量。 　　（3）&基底处理是关键工序，基底处理不应只停留在构件的表面处理，尤其对于老结构，更应对其本身检查是否有空鼓，裂缝现象，以便采取相应措施保证粘贴质量。 　　（4）&粘贴时，一定要避免先粘后焊，因焊接温度过高，容易引起结构胶老化而失效。 　　（5）&粘贴钢板与原构件宜采用膨胀螺栓连接。 　　&5结论 　　5.1加固效果。柱子加同后，其轴压比和配筋都能满足设计规范要求，从而保证了结构的稳定性。采用粘钢、粘碳纤维技术进行结构加固，对构件外观无特别影响，操作简便，加固处理速度快，对生产和使用影响较小，而且科学经济，质量可靠，取得了较好的综合效果，值得很好的推广和应用。 　　5.2粘钢补强施工中应选择可靠的粘结剂和合理的粘贴工艺。严格按照工艺规范施工，切实做好混凝土表面处理、钢板除锈和粘贴后加压固定等工作，确保有80％以上的可靠粘结，以保证补强加固的可靠性。 　　5.3节约成本。经测算，采用此方法比其他传统加固方法降低造价约l0％。 　　&参考文献&　　[1]粘钢加固技术的应用&　　[2]GB--2006混凝土结构加固设计规范&　　[3]粘钢加固施工的质量控制&　　[4]粘钢加固钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究&　　[5]混凝土结构粘钢加同施工　　[6]粘钢加固技术的工程应用&　　[7]外包粘钢加固法在建筑结构加同中的应用 相关搜索： 碳纤维布压条造价、碳纤维布压条施工方案、碳纤维布压条施工工艺、碳纤维布压条方案、碳纤维布压条图集、碳纤维布压条价格、碳纤维布压条资质、碳纤维布压条施工规范、碳纤维布压条报价、碳纤维布压条计算
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