近年來公路和鐵路上車輛的數(shù)量增長極快，更多的交通量和更大的荷載使得混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的損壞日益嚴重。隨著大批橋梁逐漸進入維修養(yǎng)護期，橋梁加固問題將會越來越受到重視。因此創(chuàng)立完善的加固方法極為重要而緊迫。SHO－BOND公司是日本唯一的專門從事混凝土結(jié)構(gòu)修補和補強的著名上市公司。它們通過數(shù)十年混凝土結(jié)構(gòu)加固的研究工作，開發(fā)了幾十種修補和加固方法，其中涉及到橋梁結(jié)構(gòu)補強的工法有：修補干燥裂縫和潮濕裂縫的BlCS注入法、具有專利技術(shù)的鋼板貼合加固方法和碳纖維貼合法、針對橋梁混凝土劣化的各種涂裝方法、簡單實用的橋板防水方法、防止混凝土脫落復(fù)合貼片工法、預(yù)填骨料快速修補支座等。由于這次講座的時間關(guān)系，我無法向大家一一詳細介紹。這次我就著重介紹SHO-BOND鋼板貼合工法。鋼板貼合加固橋梁是大家耳熟能詳?shù)囊环N方法，而SHO-BOND公司的鋼板加固方法有其獨特的一面，不但經(jīng)濟而且效率很高，對于混凝土結(jié)構(gòu)來講，可以說是性價比極高的一種加固方法。

　　SHO-BOND鋼板貼合法已約有四十年歷史，第一批加固的構(gòu)件仍在使用中。此方法在世界各地的橋梁加固補強工程中得到了廣泛應(yīng)用，并申請了專利保護。九十年代末期，印尼政府決定用SHO-BOND公司的鋼板貼合工法以及相配套的材料對其所轄一百座大中橋梁進行加固，取得了很好的效果，并獲得了政府嘉獎。

　　一、鋼板貼合（粘貼鋼板）回顧

　　粘貼鋼板法加固橋梁一般采用環(huán)氧樹脂或建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼在鋼筋混凝土受力面，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，從而取得提高構(gòu)件的抗彎、抗剪等能力，同時可減少裂縫擴展的效果。該加固方法具有施工簡單，占用空間小，加固周期短，粘貼位置靈活，橋面交通影響小等優(yōu)點。

　　國內(nèi)使用粘鋼技術(shù)源于1966年。其粘貼鋼板的方法一般是在處理好的混凝土表面和鋼板表面分別涂刷一層環(huán)氧樹脂類的粘結(jié)材料，然后將鋼板安置在粘貼部位，加壓使之密貼、固定。加壓一般采用預(yù)先埋置的錨固螺栓。

　　SHO－BOND于1964年新潟地震時開始使用粘鋼方法加固橋梁，至今已有約40年的歷史。SHO－BOND的鋼板貼合有兩大特點：一是其粘貼工藝采用壓注法；二是其粘貼材料有瞬間固化特性并有很高的抗拉強度。一般的鋼板粘貼是采用在粘貼表面涂抹粘接料加壓粘貼鋼板，這種方法由于粘貼面的空氣不易排凈，很容易在粘貼面內(nèi)產(chǎn)生空洞從而降低粘貼效果，并且出現(xiàn)空洞不易處理排除。而SHO－BOND采用的是多點壓注法，它避免了空洞的出現(xiàn)，保證了鋼板與混凝土的完全貼合。常用的粘接材料的固化過程是逐漸固化，固化時間一般在10一20h。在此期間如果有車輛產(chǎn)生擾動將會大大降低其粘接效果。而SHO－BOND的粘結(jié)材料GROUT膠具有瞬間固化的特性，在其化學反應(yīng)過程進行到臨界點之前，材料一直保持液態(tài)，到達臨界點時，膠液會在短短10分鐘左右的時間內(nèi)固化，并且立即達到標準強度的70%。其固化為突變過程, 這樣基本上可以說粘貼加固過程不影響橋面交通。另外通過室內(nèi)實驗和實際橋板破壞實驗均表明，SHO-BOND公司生產(chǎn)的粘結(jié)膠的抗拉強度和粘結(jié)強度都非常優(yōu)異，最后即便橋板被破壞，也不會在膠與混凝土的結(jié)合面或膠層本身發(fā)生斷裂。

　　SHO－BOND公司用鋼板貼合工法加固橋梁已有上萬例。貼合面積達400多萬平方米。在中國用此方法完成的加固工程也已有50多例，至今效果顯著。

　　二、鋼板貼合之效果

　　鋼板貼合法形成的是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)。原混凝土構(gòu)件承擔恒載。鋼板粘貼完成時，鋼板的應(yīng)力為零，鋼板不承擔恒載?；钶d由粘貼的鋼板與原混凝土構(gòu)件共同承受。簡支梁一般恒活荷載各占50％，而大跨度的梁其活載只占20％左右，因此粘貼的鋼板所受到的應(yīng)力一般不會很大。下面是兩例SHO－BOND加固完成的工程實例：

　　例一：三跨（7.5X3）鋼筋混凝土簡支T型梁，梁高66cm。需要提級加固。

　　T梁跨中受到的恒載：81.35kN.m

　　原活載：97.42kN.m 相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力：114.9MPa

　　現(xiàn)活載：191.79kN.m相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力：175.5MPa≮[σs]=120MPa（日本規(guī)范）

　　采用350X9mm的A3鋼板補強后：鋼筋應(yīng)力：102.1MPa 鋼板應(yīng)力：61.7MPa

　　例二：鋼－砼結(jié)合梁車行道板加固，板厚15cm。板的橫橋向跨度1.3m。

　　板跨中受到的恒載：0.79kN.m

　　原活載：9.15kN.m 相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力：107.8MPa

　　現(xiàn)活載：17.36kN.m相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力：196.8MPa≮[σs]=120MPa（日本規(guī)范）

　　采用4.5mm的A3鋼板補強后：鋼筋應(yīng)力：14.7MPa 鋼板應(yīng)力：31.0MPa

　　從以上兩例可以看到：補強鋼板的應(yīng)力只有幾十兆帕，因此用鋼板作為補強材料是完全可以勝任的。

　　三、鋼板貼合與其他工法的比較

　　日本公路界的權(quán)威學術(shù)機構(gòu)——道路公團試驗研究所曾利用從實際使用中的橋梁上切割下來的混凝土橋板進行試驗，分別對狀況相同的各個試件采用不同加固方法進行補強，然后測定各試件的剩余疲勞壽命。這些方法包括：從橋板頂面進行加固的“鋼纖維混凝土增厚頂面”和“粘貼纖維增強板增厚頂面”法，從橋板底面進行加固的“增厚板底”和“碳纖維布貼合加固”，以及“鋼板貼合加固”。

　　試驗結(jié)果表明，經(jīng)過鋼板貼合的試件取得了最好的加固效果。僅僅在板底貼合上4.5mm厚的薄鋼板，橋板就承受住了240kN車輪動載的往復(fù)作用，到試驗結(jié)束時，共計反復(fù)加載37.1萬次，動載造成的試件跨中撓度卻僅有1mm。相比之下，其他加固方法處理的試件早在十幾萬次甚至更少次數(shù)時就已發(fā)生破壞。用碳纖維貼合法加固的試件，即使貼合到5層，破壞時也僅達到3萬余次加載?？梢娊?jīng)過鋼板貼合加固的構(gòu)件的疲勞耐久性是非常突出的，對控制構(gòu)件撓度作用明顯。

　　從補強材料的作用機理來看，鋼板較為平整并有一定的剛度，因此在粘貼后的組合截面在受力初期即可參與工作。碳纖維布的纖維在粘貼后是處于曲線狀態(tài)，因此它需要預(yù)拉直力，它的受力滯后于加載。

　　另一方面，預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生是由于鋼材力學指標的提升，由240MPa發(fā)展到1860MPa。作為補強材料中的高強度材料碳纖維，只有向預(yù)加力方向發(fā)展才能得到充分的發(fā)展。

　　此外，采用鋼板貼合法也是很經(jīng)濟的。6mm的鋼板150元/m2，而碳纖維板要1000元/m2。

　　綜上所述，采用鋼板貼合法加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)是一種有幾十年經(jīng)驗的成熟工法，從受力計算上分析鋼板的強度也完全能夠勝任，從經(jīng)濟的角度考慮鋼板貼合方法同樣具有競爭力。另外借助SHO－BOND公司在鋼板貼合方面的獨到技術(shù)，多點壓注法和粘結(jié)劑的瞬間固化性，相信此方法在中國一定會再次蓬勃發(fā)展。

---

文章來源： 永年加固公司
本文鏈接: http://tuoluotouzi.com/a_20130729123943.html
任何關(guān)于加固工程的問題和建議，敬請咨詢：0591-87868646