粘贴钢板加固铁路钢筋混凝土梁

摘　要:介绍了利用粘贴钢板加固铁路钢筋混凝土梁的工法特点,论述了粘贴钢板加固铁路钢筋混凝土梁的施工工艺及 施工质量控制,对其经济效益进行了分析,并列举了粘贴钢板加固法的工程应用,以推广该方法。 

关键词:粘贴钢板,铁路,钢筋混凝土,梁

我国铁路现行的钢筋混凝土梁大都已使用了30 年～50 年的 时间,梁体开裂、掉块、钢筋严重锈蚀的情况越来越多,有的已经 造成了梁承载能力降低,若继续劣化下去,将会影响行车安全,更 重要的是将会造成大量的梁报废,而更换新梁,需要巨大投资。 为了减缓旧梁劣化速度,延长桥梁使用寿命,目前已有多种方法 进行加固修补,粘贴钢板加固法是目前铁路正在实施的一种方 法,主要是利用日本SHO —BOND 公司生产的灌注材料,将钢板 贴合在梁体上,以防止梁体继续恶化,提高梁体承载能力。下面 就该技术的工法特点、作用机理、施工工艺等情况做一介绍。 

1 　工法特点及作用机理 

利用粘贴钢板加固铁路钢筋混凝土梁,其特点主要有: 1) 设计方法简单,使用高品质材料,加固效果可靠; 2) 可根据需要对梁体的抗弯、抗剪等能力进行补强,显著提 高强度和韧性,延长使用寿命; 3) 使用机械简单,施工操作安全高效; 4) 粘结材料的固化为突变过程,贴合效果不受梁体振动的影 响,因而能够在行车条件下施工; 5) 材料耐久性强,可实现永久性恢复; 6) 环境温度在5 ℃～35 ℃范围内均可施工。 钢板通过结合力很强的粘结材料与梁体混凝土紧密结合为 一体,共同承担载荷,钢板的作用如同混凝土内部的钢筋。 

2 施工工艺 

1) 准备工作:搭设脚手架,转运材料。 

2) 凿除贴合面上已疏松的混凝土,为了查找钢筋位置,以便 下一步钻孔打眼,可将梁底两端横向凿出2 cm～3 cm 的槽,对暴 露的钢筋进行除锈,然后涂抹一层GROUT 进行封闭。清除表面 尘土、油污,用压缩空气彻底吹喷一遍。 

3) 梁体掉块缺损大的部位,用CARBO100 聚合物水泥砂浆进 行涂抹,恢复保护层厚度,空洞用CARBO100 填补密实,其施工步 骤如下: 　a. 用水将需要涂抹的部位充分浸湿; b. 拌和CARBO100 乳 剂:拌合比例:CARBO100∶水= 100∶18 (重量比) 。先将水倒入拌 合器,然后一边加入粉末,一边用低速进行拌和,持续搅拌3 min 后,混合物外观已均匀,但仍要继续拌和2 min ,应注意:追加的拌 合时间对粉末的再乳化作用是非常重要的;c. 用水再浸湿待涂抹 的表面,用抹刀将拌好的乳剂涂抹于表面,涂抹方法与普通水泥 砂浆抹面相同,厚度大时应注意分层涂抹。对垂直面涂抹厚度不 应超过40 mm ,对梁底面涂抹厚度不应超过30 mm ,涂抹面应与 梁体面保持基本平整;d. CARBO100 乳剂的干燥时间为3 h～4 h , 完全固化约需1 d。 4) 将梁底表面完整部分用砂轮打磨,用压缩空气喷吹一遍, 整个表面要保持干燥。 

5) 将4. 5 mm～6 mm 厚钢板切割成梁底+ 10 mm 宽度,长度 切割应尽量避免在梁跨中接缝。焊缝必须饱满,且采用双面焊。 钢板上钻螺栓孔和注入孔(直径10 mm) ,每平方米螺栓孔6 个～ 7 个,注入孔0. 5 m 一个,为了避免螺栓碰到钢筋,应先根据梁底 凿槽情况确定钢筋位置,在钢板上放样再钻孔,并根据设计焊接 两侧角钢或钢板。 

6) 将钢板两侧进行喷砂除锈,内侧涂刷GROUT ,在每个螺栓 孔周边粘贴3 个5 mm 厚的小螺母,用来控制胶层厚度和保证紧 固时钢板不变形。 

7) 将钢板托起至梁底,对应螺栓孔在梁底钻孔,除去灰尘后, 打入膨胀螺钉,将钢板托起悬挂在各螺钉上,拧紧螺母。 

8) 在钢板周边每50 cm 插入一根15 cm 长,内径7 mm 的塑 料管作为排气管,插入钢板下2 cm ,钢板的各个角均应有排气管。 

9) 用101 号胶水粘贴压浆嘴,密封钢板周边与膨胀螺钉的螺 纹间隙。 

10) 待101 号胶水自然养生24 h 后,用压浆泵将GROUT 注 入压浆嘴,注入压力3 kg/ cm2 以上。应从一端开始注入,当临近 的压浆嘴有胶流出时,将当前的压浆嘴用铁丝捆扎塑料薄膜封 闭,将压浆管移至有胶流出的嘴进行注入。排气管中有胶流出时 则将其弯折,用铁丝扎紧。 

11) 注入当天完成后,应用丙酮和水反复清洗工具。 

12) GROUT 自然养生24 h 后,切断排气管,铲除注入座。按 照钢梁桥涂装工艺,对钢板进行除锈涂装。 

13) 施工注意事项:a. 施工前各种材料应准备齐全,并有完整 的施工组织计划,待梁体清理工作完成后,可迅速进行钢板贴合 工作,防止暴露时间过长,影响工程质量。b. 胶的两种成分必须 搅拌均匀,用量小的情况下要用秤分别秤量,保证配合比正确。 c. 在养生期内,避免与水接触。 3 　质量控制 1) 钢板厚度应保证在4. 5 mm～6 mm 范围内,基本平整; 2) 101 号胶水进行封闭时,应仔细认真,杜绝出现砂眼等缺陷; 3) 压注GROUT 应饱满,一边注入一边用橡胶锤敲钢板,由 声音判断是否饱满,对倾斜或垂直安装的钢板要从位置最低处开 始注入。最后一个排气管要在维持注入压力的情况下封堵,以防 止胶层出现空洞; 4) 压浆24 h 后,应对整个贴钢板用橡胶锤敲击进行检查,对 质量做出评定。 

4 　效益分析 

粘贴钢板加固既有钢筋混凝土桥梁,因其机理清楚,施工简 单,材料可靠,受到各级管理部门认同,加固后,承载力超过设计 要求,其耐久性比新梁更可靠。粘贴钢板加固一孔16 mΠ 型梁 费用约为10 万元,更换一孔16 mΠ 型梁费用约为40 万元,而中 断行车6 h ,运输损失达数十万元。 

5 　工程实例 

川黔线K95 + 120 陡沟子大桥为7 m～16 mΠ 型梁,20 世纪 50 年代生产,梁底混凝土成片破损、脱落,钢筋锈蚀严重,蜂窝、空 洞、裂纹较多,经测试,其承载能力比设计有所降低,危及行车安 全。造成上述病害的主要原因是:施工质量差,钢筋布置不规范, 混凝土保护层厚度不够,混凝土捣固不密实,强度不够,桥上排水 不畅以及大气中有害气体的侵袭,加剧了表层混凝土的碳化。针 对上述病害,经方案比选,确定采用粘贴钢板加固梁体的下翼缘; 对全桥锈蚀的钢筋做彻底的除锈和防锈处理;清除梁体表面的浮 皮,凿除所有破碎、疏松的混凝土,直至得到稳定坚实的混凝土表 面,然后用CARBO100 进行修补,恢复保护层厚度,空洞用CAR2 BO100 填补密实;对裂缝用环氧树脂勾缝后压注聚氨酯,用罩面 胶封闭梁体表面;在梁体上翼缘底两侧用CARBO100 做滴水檐, 并在梁顶道碴槽上钻孔,增设桥面排水通道(见图1) 。在不影响 行车的情况下完成了梁体加固,不仅恢复了桥梁承载力,还加强 了桥梁的耐久性,根据几年的运营检验,加固效果良好。 

6 　结语 

采用粘贴钢板加固桥梁具有技术成熟、施工简便、经济安全、 自重增加低、效果良好等优点,且不中断行车,近几年重庆铁路分 局采用此种方法加固了50 余孔有病害的普通钢筋混凝土桥梁, 取得了满意的效果。粘贴钢板加固法不仅适用于铁路钢筋混凝 土梁包括T 梁、Π型梁的抗弯、抗剪的加固,而且还适用于公路桥 梁加固、墩台抗震加固、支座固定以及房屋结构加固、隧道衬砌加 固、涵洞结构加固等,因此,其不失为结构加固的一种行之有效的 方法,具有广泛的应用前景。

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