浅析粘贴钢板加固桥梁的质量 桥梁是公路的主要组成部分, 维护桥梁的使用状态是确保公路畅通、 行车安全的关键。 然而, 由于受到车辆以及各种环境因素的作用和影响, 公路桥梁在使用期内将产生一系列病害; 随着时间的推移, 新建的桥梁终会成为旧桥。所以对这些桥梁进行病害分析, 提出相应对策, 进行维修加固, 具有显著的经济效益和社会效益。 目前, 工程上常用的补强加固技术主要有体外预应力技术、 粘贴碳纤维技术、 粘贴钢板技术、 增大主梁或主拱圈截面技术、 种植钢筋技术、 新旧混凝土连接技术、 裂缝修补技术、 混凝土缺陷修补技术和喷射混凝土技术等等。
钢与混凝土的粘结强度
1.1 粘结抗剪试验
在 ***0 级的混凝土立方体试块上, 用结构胶粘合两块大小相同的钢板, 在结构胶完全固化后。 进行剪切试验, 结果表明, 剪切***发生在混凝土, 而不在粘结面上, 混凝土的***面大于粘合面。 可见, 粘结抗剪强度大于混凝土的抗剪强度。
1.2 粘结抗拉试验
把两块钢板对称地粘结在 ***0 级的混凝土立方体试块上, 进行抗拉试验。结果表明, 拉断面发生在混凝土试块上, 而粘结面完好, 混凝土的***面大于粘合面。 可见, 粘结抗拉强度大于混凝土的抗拉强度。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, ***均发生在混凝土,建筑加固设计, 粘结强度取决于混凝土的自身强度。 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。
多层粘钢加固应用探讨结构由于使用年限增长、使用功能的改变,会出现耐久性降低、承载力不足的情况,终产生结构病害。近年来,随着我国建筑的老龄化的加剧,包括房屋、桥梁、隧道等结构在内,病害发生率正呈现上升的趋势。结构加固的兴起,为病害结构带来了解决方案,对资源的可持续发展有着重要意义。
粘钢加固是当前结构加固中常用的方法之一,它利用高强度结构胶粘剂,将钢板粘贴至混凝土表面,与混凝土共同受力达到加固补强的目的。粘钢加固优点多,适用范围广,在各个领域中都有应用。长久以来,由于利用钢板与碳纤维布加固有较高的相似程度,因此二者经常被互相参照、对比。碳纤维布加固中,存在多层运用的情况,粘钢加固是否同样适用呢?
粘钢厚度的确定
在粘钢加固中,加固钢板的厚度与截面承载力提高幅度有直接的关联。钢板厚度的计算过程,类似于钢筋混凝土结构中钢筋的用量计算。当采用钢板对混凝土受弯构件加固例如混凝土梁加固时,首先需要通过加固后构件弯矩值求出混凝土受压区高度,再通过受压区高度计算出加固钢板所需截面面积,后根据梁体宽度确定合理钢板宽度,算出所需钢板厚度。
经过上述计算过程,便可以求证出钢板的厚度,但并不能够代表可以无限增加钢板厚度来无限制的提高结构承载力。钢板过厚,易导致钢板与混凝土基材间发生粘结的劈裂***,建筑加固报价,使加固失效;另一方面考虑到结构整体的安全性,以及控制加固后构件的裂缝与变形,钢板的厚度不应大于10mm。
多层粘钢加固分析
从钢板厚度的要求我们可以看出,多层钢板要比多层碳布限制更多,而对于钢板来说,无论是单层钢板还是多层钢板,厚度上同样都有10mm的高限制,为何还要采用多层钢板?这是由于根据大量工程经验来看,厚度较高的钢板,不宜采用人工施工的方式,规范也要求,采用人工涂胶粘贴钢板的厚度不应大于5mm,大于5mm的情况下,应采用压力注胶的形式,与外粘型钢加固法较为类似。
也就是说,当我们根据计算,得出5mm厚钢板无法满足加固需求时,若要采用单层钢板的形式,就需要采用注胶机进行注胶施工,相对常规粘钢加固来说要稍显繁琐。多层粘钢,便在一定程度上弥补了这样的问题,在实际操作中,也有较多的使用。
然而,多层粘钢是否能够起到理想效果,还是有待商榷的。类似于多层碳布,多层粘钢从第二层起(包含第二层),钢板提供的强度便会发生折减,造成同样10mm厚,多层粘钢提供强度低于单层粘钢提供强度的现象;受弯构件粘贴钢板时,钢板两端由于边缘效应会产生应力集中,是粘钢中薄弱的部位,尤其对于多层粘钢更是如此,因此在多层粘钢加固中,必须高度重视钢板端部锚固措施,防止发生剥离***。
多层粘钢加固,对于所用粘钢胶,结构加固施工,也是一种考验。胶体性能直接影响到钢板是否能与基材形成整体,以及钢板与钢板间不发生剥离***有直接关系。
一、干湿包钢加固的区别无粘接外包型钢加固法又称干式外包钢,即采用外包型钢加固法时,型钢与混凝土间缝隙不采用结构胶,或仅仅使用乳胶水泥、环氧树脂化学灌浆等来填补缝隙时,便是无粘接外包型钢加固法。
无粘接外包钢加固法中,型钢与混凝土之间没有建立有效的连接,因此在承受外力时,会按照原构件与型钢的刚度进行分配。这种加固方式中,原构件与型钢二者构成组合构件,没有形成整体共同受力,加固效果比较局限。
由于原构件与型钢之间无法共同受力,因此原有构件的状态好坏,会对型钢的受力有不同的影响。原有结构承载力不足时,荷载全部靠型钢承受,就会提高钢材的需求,造成钢材浪费。无粘接外包型钢作为传统的工艺,大鹏加固,虽说施工简单,但更适用于工程要求不采用结构胶的环境,或者部分新建工程的加固中。
有粘接外包型钢加固法又称湿式外包钢,当加固工程中允许使用结构胶时,且原结构经检测可以进行外包型钢加固时,就可以采用更适宜的有粘接外包型钢加固法,将原构件与型钢形成牢固粘接,达到整体受力、共同工作的目的。
从柱受力的角度看,钢筋混凝土柱的缺陷会导致构件抗压能力的削弱,加固的目的就是要提高缺陷混凝土柱的正截面承载能力。钢筋混凝土柱用粘结外包钢加固法,用结构粘结胶灌缝少量增大柱子截面,并外包角钢套箍,在新增加截面的部分提高柱子承载力的同时,还因新增钢板箍的横向约束作用,使原混凝土柱产生良好的三向应力状态,外包钢套、灌浆料与原柱之间可靠地联结成整体,因而可以大幅度提高柱子的承载力。
这样不仅能满足柱加固时既要大幅度提供其承载力,又要使柱子的横截面积增大不多、占用有效空间小的要求,而且具有整体性强,可靠性高等优点。
相对于无粘接外包型钢,有粘接的形式无论是在施工,还是在结构受力方面,都要更为的复杂。有粘接外包型钢利用型钢、缀板组成型钢骨架对原结构起到约束作用,并通过结构胶的粘接、剪力传递作用保证后加型钢与原结构的共同受力。由此可见,结构胶在有粘接外包型钢中起到了不可忽视的作用。
有粘接外包型钢中的结构胶使用灌注型粘钢胶,使用***的注胶设备进行施工。灌钢胶的初始粘度应控制在一定范围之内,这是可灌性与灌注安全性直观的标志。同时,灌钢胶的强度、粘结能力、长期使用性能及耐介质侵蚀能力等应当通过安全性鉴定。只有各项性能都有保证,才能保障外包型钢的加固效果。
无论是干式外包钢还是湿式外包钢,都有其适用的环境。选用湿式外包钢,要注意选择粘度适宜,施工效果优良,同时检测报告齐全的材料。
加固技术的应用涉及的问题很多,不仅要遵循现行的规范、标准,还牵涉到过去的设计规范 、施工工艺、工程做法和建筑材料。不断更新的技术和工艺、不断更新的材料、更加深入更加成熟的研究成果,必将伴随着新的建筑加固时代而到来。
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