粘贴钢板法进行双曲拱桥加固的研究

　　1粘贴钢板法加固双曲拱桥概述

　　1.1可行性

　　许多早期修建的双曲拱桥,普遍存在设计荷载标准低、结构整体性差的缺点,由于长期的超载作用,大部分都出现了不同程度的破损,使结构的承载力大大降低。因此,对双曲拱桥进行加固改造具有重要现实意义。在随之产生的众多加固维修方法中,粘贴钢板法便是行之有效的一种。

　　粘贴钢板加固法是采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板粘贴在石拱桥构件的受拉区或薄弱部位表面,使之与结构物形成整体共同受力,从而达到加固增强、提高桥梁承载能力的目的。

　　根据不同的加固部位和加固要求,粘贴钢板法可设计为在拱肋上一侧、两侧、三侧粘贴钢板加固和在拱脚上粘贴和焊接角钢加固法。

　　粘贴钢板加固法的优点是:粘贴钢板所占空间小,基本上不减少桥梁的净空,能在桥下施工,不中断交通,施工方便,工期短,加固工作量小,加固效果却很明显。

　　外贴钢板相当于提高了混凝土结构的含钢量,因而能起到减少裂缝扩展,改善原结构受力,提高结构的抗弯、抗剪的能力。在构造设计时,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。用于提高抗剪能力的钢板厚度宜厚点,一般采用10～15mm。

　　1.2加固类型

　　针对不同病害类型,粘贴钢板法对主拱圈进行加固常见的有两种情况:

　　(1)由于拱肋强度不足而引起的径向裂缝。

　　此时可仅在拱肋底面粘贴钢板或底面和侧面都粘贴钢板,使拱肋下部形成一侧加固或三侧加固。

　　(2)不仅拱肋出现径向裂缝,而且在拱脚出现环向裂缝。

　　此时在拱肋底面和侧面都粘贴钢板的基础上,选择尺寸适宜的角钢,将角钢一侧与拱肋上已粘贴的钢板焊接,另一侧粘贴在墩台上,并用锚栓锚固。

　　对于上述情况,在粘贴钢板之前要特别注意运用灌浆封缝的方法处理裂缝。

　　1.3施工工艺

　　粘贴钢板法的施工工艺一般为:

　　(1)钢板制作。制作用于粘贴加固的钢板,并对其表面进行处理。

　　(2)表面处理。将混凝土破碎部分清除,凿平凿毛,清除浮尘,钢板表面去油污,除锈,用丙酮擦洗干净,涂环氧树脂薄浆。

　　(3)粘贴钢板。先在混凝土、钢板表面刷环氧树脂胶,再在钢板上铺环氧树脂砂浆。将钢板贴到混凝土表面上,旋紧螺丝进行加压。固化后卸除螺帽,截去外露的螺丝杆。

　　(4)加压方式。混凝土粘贴面埋设螺栓,钢板设孔,把钢板粘贴到混凝土表面后立即旋紧螺帽进行加压。

　　(5)检查粘贴质量。用肉眼观察,如发现钢板与混凝土表面之间有空隙,填入胶结剂补贴。

　　(6)防护处理。钢板表面先涂环氧树脂薄浆,再涂防锈漆进行保护。

　　2工程实例

　　2.1工程概况

　　某双曲拱桥修建于1972年,桥梁全长246.26m,桥面宽度为净7.0+2�.25m安全带。双向各一车道,无人行道,原设计荷载为汽车-13级,挂-60。该桥上部结构为4�0.4米空腹式钢筋混凝土双曲拱桥,主拱圈为等截面悬链线无铰拱,矢跨比为1/9,拱轴系数m=3.5。拱肋为矩形截面,主拱圈由6根拱肋、5根拱波组成。拱肋底宽20cm,各肋间净距1.26m,每跨用25道钢筋混凝土横系梁联系。本桥下部构造为重力式墩、空心台、沉井基础。

　　由于长期的超载作用,桥梁众多部分都出现了不同程度的破损,承载力大大降低。拱肋出现多道纵向裂缝,拱脚处混凝土开裂。

　　为保证结构及行车安全,必须进行加固处理。

　　2.2加固要求

　　(1)加固后桥梁荷载等级提高到公路-II级标准;(2)尽量不破坏原有结构;(3)尽量减少中断交通时间;(4)便于施工和养护。

　　2.3加固方法

　　根据以上要求决定采用粘贴钢板法加固此桥:

　　(1)对拱肋进行三侧加固,即拱肋底面粘贴6mm的补强钢板,两侧粘贴10mm的补强钢板,加固长度贯通拱肋全长。对于起横向连接作用的横系梁也采用和拱肋同样的加固方法。

　　(2)拱脚处在拱肋底面和侧面都粘贴钢板的基础上,选择140�40�6型角钢,将角钢一侧与拱肋上已粘贴的钢板焊接,另一侧粘贴在墩台上,并用30�00的锚杆锚固。

　　2.4加固材料

　　混凝土:拱腹填料采用C10贫混凝土,其他采用C20,C30混凝土,所用混凝土必须严格按照相应的技术规范进行配制和施工。

　　钢板:采用10mm、6mm厚16Mn钢,其技术要求应符合《建筑结构用钢板》(GB/T19879-2005)的规定,为保证焊接质量,钢板采用Q235-B级钢板。螺杆:采用全螺纹非焊接螺杆,材料采用Q235级。

　　胶剂:本桥加固均采用A级胶,其性能应符合《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-2008表4.6.2,表4.6.4,表4.6.5,表4.6.6的规定。