粘贴钢板加固法.docx

§粘贴钢板加固技术1、特点及适用范围1) 粘贴加固的优点由于桥梁结构补强加固的胶粘剂，其粘结强度应该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，具有如下优点：(1) 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，不仅能保证混凝土和钢板作为 一个新的整体共同受力，而且能最充分地发挥粘钢地强度，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；同时可以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2) 所占空间小，不影响被加固结构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结构上，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，也可视净空要求，采用支顶、 活动卡和锚栓加压粘贴3) 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，大约1〜2天时间，比其它的加固法可大大节省施工时间4) 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。

5) 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，每道工序较容易达到操作规程要求由于粘钢加固法有一系列优点，虽然用于桥梁工程中的时间不长，但发展迅速，应用越 来越广泛2) 适用范围试验资料表明，建筑结构胶的粘结抗剪强度随温度而变，当温度高于60°C时，强度开 始下降试件长期泡在水中，强度也有所降低，因而粘钢加固法广泛应用于无化学腐蚀桥梁 结构中外部粘钢加固试验，目前受弯构件静载试验较多，缺乏动载试验，特别是疲劳性能试验 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结构胶这 种胶有较为系统的试验和工程使用经验，性能较为可靠，但目前胶种发展很快，有的性能已 相当不错为不妨碍建筑结构胶的发展，而在使用上又安全可靠，故对新胶种应持慎重态度， 通过系统的试验和试点，取得经验后逐步推广使用3）材料要求加固所用的胶粘剂，必须是强度高、耐久性好、具有一定弹性目前所用的环氧类结构 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， 粘结强度接近于胶本身的强度，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。

混凝土的抗剪强度试验值R；、标准值R：及设计值R可据中国建筑科学研究院结构所 试验统计表2.1.5-1采用；混凝土的轴心抗拉强度标准值及设计值按现行规范规定采用加固用钢板，一般以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 按现行钢结构设计规范规定采用混凝土抗剪强度（MPa） 表2.1.5-1、瑚凝土、强度 强度名称、C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60试验值R o标准值RKV设计值RV2、粘贴加固梁破坏特征与受力分析1）粘贴结构梁的破坏特征许多试验表明，粘贴钢板加固梁板破坏时，粘贴在梁底的钢板可以达到屈服强度在适 筋范围内，随着荷载的增加，原梁中钢筋屈服，钢板随着也达到屈服，随即混凝土被压碎而 破坏也有部分试验表明，粘贴在梁底的钢板未达到屈服强度，而是钢板与混凝土间撕脱导致 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突然撕脱，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8gu =比3号钢钢板比例极限应变值 8gu =〜大10倍以上，虽然加固梁钢板比原钢筋有应力滞后现象，但在破坏时，钢板一般 均能达到屈服强度，因此，其截面受力可按一般受弯构件计算。

同时也应注意到，由于粘贴钢板的应力滞后，当钢板达到屈服时，加固梁的挠度及裂缝 就偏大部分试验和实践表明，加固梁破坏时，钢板未达到屈服而是钢板与混凝土间撕脱所致， 其承载力远低于钢板到达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 破坏主要有如下三方面原因：(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，它们形成一个力偶，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，因而要求有较 长的锚固长度，一般要求锚固长度:受拉区不得小于200t(t为钢板厚度)，亦不得小于600mm； 受压区不得小于160t，亦不得小于480mm2) 粘结剂的质量问题钢板能否有效地参与原梁的工作，主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，可能生产出来的结构胶质量有较大波动，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结构胶应及时检验，其强度指标应不低于混凝土强度， 但检验结构胶的方法尚无统一标准，只能参照已有经验进行。

3) 施工质量的影响粘钢加固的效果与施工质量密切相关，粘钢加固梁钢板撕脱主要是施工质量不佳引起 的其中表面处理，包括加固构件结合处理及钢板粘合处理，是最关键的工序，应根据构件 表面的新旧程度、坚实程度、干湿程度，分别对待，认真处理粘贴、固定与加压应追踪检 查，保证粘贴密实否则非常容易出现粘贴钢板受力撕脱为了保证工程质量，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）正截面强度不足时，可采用在受拉区表面粘贴钢板法，如图2.1.5-1所示此时，矩形截面受弯承载力可按下式进行计算:R bx = R A - R A + 0.9R Aa g g g g gb b1 x 0 9 xM = — R A (h - -) + —9 R A (h --)i y g g — 2 y gb b —1 2式中：Rg ——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;Ag ——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;Rgb加固钢板抗拉强度设计值;气一一加固钢板截面面积;考虑加固钢板的应力滞后、撕脱力影响等的强度折减系数;Ra ——原构件混凝土弯曲抗压强度设计值;x ——混凝土受压区高度;b ——原构件的宽度;h—i——粘贴钢板重心至混凝土梁上缘的距离;h 0——受拉钢筋重心至混凝土梁上缘的距离;y ——钢筋安全系数，取y二。

s(2) 钢板锚固粘结长度计算钢板锚固粘结长度L1，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保 证了钢板在拉断之前不发生脱胶等粘结破坏要求钢板在锚固区的粘结受剪承载力匕必须 大于钢板的受拉(受压)承载力.其锚固长度按下式计算:L > 2 R t / R1 gb a V式中：匕一受拉加固钢板厚度;Rv ――被粘混凝土抗剪强度设计值;Rgb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Ik—'•加固钢板RgbAbL1L1若钢板粘贴长度不能满足计算长度L1，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小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:R A < 0.5R bL + 0.7nR b bgb b v 1 1 gV u 1当 R Vb1 > 2Rvb 时R A < (0.5b L + nb L )Rgb b 1 1 u u V式中：n ——每端箍板数量;bu 箍板宽度;Lu ——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不足时，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bu 11L4——————」s s载力按下式计算:图2.1.5-3受剪箍板锚固同时，必须满足以下条件gb b1 s式中：Q——斜截面受承载剪力设计值;Q一原构件斜截面受剪承载力设计值;%——单肢箍板截面面积;s ——箍板轴线间距;Rgb加固钢板抗拉强度设计值;Y ——钢筋安全系数，取*二4、粘钢加固施工1）构造要求粘钢加固结合面的粘结强度主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，一般粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于C20粘结钢板厚度主要根据结合面混凝土强度、锚固区长度及施工操作要求而定，钢板愈厚 所需锚固长度就愈长，而且很硬，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，一般取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要求，对于大 跨径结构或经受反复荷载的结构，锚固区尚宜增设U型箍板或螺栓等附加锚固措施为了延缓胶层老化，防止钢板锈蚀，钢板及其邻接的混凝土表面，应进行密封防水防腐 处理。

简单而有效的办法是用M15水泥砂浆抹面，其厚度对于梁不应小于20mm，对于板不 应小于15mm2)施工要点粘钢加固施工应按图2.1.5-4工艺流程进行被粘混凝土和钢板表面处理固定加压4固化检验与试验防腐粉刷(1) 表面处理表面处理包括加固构件结合面处理和钢板贴合面处理，是粘钢加固施工过程最关键的工 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， 分别按以下四种情况处理：① 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 缩空气除去粉尘处理后，若表面严重凹凸不平，可用环氧树脂砂浆修补② 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 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 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处理对于钢板粘合面，应根据钢板锈蚀程度，分别按以下两种方法处理：① 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 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) 配胶目前结构加固用胶粘剂中最常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验。