桥梁加固工程中锚贴钢板技术应用分析

文/蓝贤忠

1 前言

桥梁工程在应用一段时间后就会受到车辆荷载以及环境因素的影响，使自身功能逐渐衰退，导致结构的安全及稳定性不能满足实际要求。因此，施工单位需要定期对旧桥进行加固处理，以提高它的承载力，使其能够满足现代交通的实际需求。在桥梁加固工程施工阶段中，锚贴钢板技术作为一种新型的技术策略，可以提升桥梁的安全性及稳定性，因此对该技术的应用方式进行研究，总结出切实可行的技术方案具有相当的实用价值。

2 锚贴钢板加固

2.1 锚贴钢板加固法

锚贴钢板加固法的主要施工原理是在混凝土结构表面应用专业性异型铆钉把钢板直接固定在结构表面上，以保证结构承载性能符合要求，属于新型加固补强的结构形式。该方式在钢筋混凝土结构表面加固、补强方面是非常有效的，应用效果非常好，完全能够达到混凝土结构强度性能的要求。

锚贴钢板加固法是以粘钢加固法为基础研发出的新型技术，直接通过锚贴的方法进行钢板的加固性处理，能够保证混凝土结构性能得到提升，满足承载性能的要求。其与粘钢法的差异主要是在混凝土表面使用异型铆钉的方式和钢筋、混凝土进行锚接施工，让钢板和混凝土结构形成整体结构，达到协同运行的要求，为结构总体性能提升起到一定的促进作用[1]。

2.2 锚贴钢板加固法的优点

在同等条件下使用锚贴钢板进行加固施工，不仅能够提升桥梁的抗剪能力，还可以强化整体结构的高度。同时，对桥梁的沿线进行优化，大大提高了整体结构的安全性以及稳定性。该技术在应用的时候具备施工方便、施工质量好等特点，能够在一定程度上减少外界因素形成的荷载问题[2]。

2.3 锚贴钢板加固法施工工艺

锚贴钢板加固法进行施工，先制作钢板结构，再处理混凝土、钢板表面，然后制作胶液材料，涂刷胶液材料，最后钻孔、打铆钉固定钢板，加固施工后需进行质量检验，以保证结构的性能符合工程的要求。钢板条在制作时需要结合锚贴钢板的规格来加工钢板条，然后在锚接的位置上进行钻孔，为粘贴钢板提供基础条件。钢板条制作过程应达到平整度的要求。如果制作形成钢板箍结构，则应该确保其比钢板箍结构部件的尺寸大1～1.5mm。另外，施工人员还要进行混凝土结构表面的处理，将松散材料全部清理掉，混凝土表面基本达到平整度的要求，并且使用角磨机对钢板黏结面进行打磨处理，达到平整度标准，然后用钢丝刷进行表面浮渣清理，不能有任何残渣存在。

对于有凹陷问题的混凝土结构，应及时修补处理，以达到平整度标准。另外，钢板表面处理也非常重要，使用磨光机将表面打磨出金属光泽，然后使用粗砂轮片打磨出粗糙的表面，达到连接性能的要求。制作、涂刷胶液，配制完胶液后，使用抹刀将其涂刷到混凝土表面，厚度为1～3mm 为宜，中间位置厚，周边位置薄，并且使钢板黏贴到规定的位置上。钻孔、打铆钉进行钢板的结构固定，钢板黏贴到规定的位置并进行铆钉孔打孔施工，将异型铆钉打入规定位置。

同时，用铆钉进行钢板拉伸处理，确保受力达到要求，符合拉紧的标准，然后把钢板直接固定到加固件表面，胶液从周边区域内挤出。最后进行质量检查，各项施工材料均有出厂合格证，并做好现场抽样检查。铆钉需要进行现场抽检，实验室检测后确定单个铆钉的抗剪能力均超过40kN 才合格，以保证结构性能合格，提高施工质量水平[3]。

3 工程应用

3.1 工程概况

某工程项目是高架桥项目，设计方案中上部结构设计为5×45m 单箱单室预应力混凝土连续梁的结构形式，箱梁结构高度尺寸为3m，顶板结构宽度尺寸为12m，底板结构宽度为5.4m，实行顶推法施工方案。下部结构设计以钢筋混凝土薄壁墩身、钻孔灌注桩结构为主。桥梁工程按照平原微丘区地形条件进行设计，为双向四车道的形式，是当地重要交通基础设施组成部分。设计荷载：汽-超20，挂-120，车辆行驶速度设计为100km/h。该高速公路项目于1995年投入运营，经过多年的使用，其受到了很多因素的干扰和影响，桥梁结构上部各个跨部分腹板均存有开裂问题，尤其是一些结构发生表面混凝土材料剥离、钢筋与钢绞线裸露的情况，需要立即进行加固维修处理[4]。

3.2 病害分析

从该高速公路桥梁项目的病害问题分析发现，其主要包括裂缝、露筋、蜂窝、麻面、钢筋与钢绞线裸露等，腹板结构发生严重的裂缝问题，经过分析发现导致这些病害问题的主要原因有以下几项。

3.2.1 桥梁通行荷载超出标准要求，造成腹板结构受到较大外部作用力而产生的开裂的问题。随着我国公路网络逐步建设和运行，公路交通通行量大幅度的增加，桥梁上部荷载超出标准的情况日益增多，货运车辆的单车重量已经严重超出该桥梁的设计参数值，这些超载车辆的通行比例过高，造成梁体结构的荷载裂缝明显，极大地影响了桥梁的正常运行，甚至会诱发严重的安全风险，造成人们生命安全无法保障。

3.2.2 预应力钢束防护效果严重不足。由于桥梁工程结构采用的是体内预应力钢绞线束的结构形式，因此在现场施工时压浆工艺、自然环境等方面的干扰和影响，造成预应力钢绞线结构产生严重的锈蚀问题，出现结构的严重病害问题，极大地威胁到桥梁运行的安全性。预应力钢绞线是整个桥梁的主要承载结构部分，一旦出现锈蚀问题，会导致结构承载性能下降，钢绞线的质量受到威胁，承载力严重不足，给整个项目在提升运行效果方面带来不利影响。因此，就该桥梁来说，钢绞线问题的出现导致桥梁运行安全性无法保证。

3.2.3 施工方面的原因。由于该桥梁项目采取顶推法方案进行施工，各个施工环节的混凝土龄期有着一定的差异，如果在不同的结构部分结合面施工中不能达到规定标准要求，两种龄期混凝土结合效果变差，造成这些部位的结构性能薄弱，弹性模量相对较小，造成预应力钢束松弛、损失等问题。还有就是施工环节存在赶工期的情况，造成质量控制难以达到要求，影响总体的运行效果和性能[5]。

3.3.3 设计方面的原因。因为该桥梁设计时间比较早，尽管我国在交通领域的长期发展中取得了很大的成绩，但是以往设计经验并不充分，技术水平相对较低，设计规范也明显的不足，所以造成设计方案自身存在着一定的缺陷和问题，尤其是耐久性方面的重视度不足，给整个桥梁运行效果的提升带来不利的影响。根据目前实际情况分析发现，该桥梁的设计中，并未设置纵向预应力弯起钢束，也没有布置相应的腹板支撑钢筋，进而造成结构支撑力不足。虽然高架桥箱梁结构的高度尺寸为3m，截面尺寸较大，但是主拉应力的抵抗性能明显不足；高架桥箱梁断面在设计中，除了支点的长度范围内腹板厚度尺寸在50cm左右，其他的腹板结构厚度为35cm，这一设计方案符合设计标准要求，但是由于安全性储备能力、富裕度不足，一旦外部荷载超出设计允许值，就会导致桥梁结构损坏，给安全性带来不利影响。

3.3 加固措施

经过全面深入的分析，需要做好桥梁的加固与补强的处理，满足下述目标要求：保证该桥梁可以达到正常运行的标准，承载性能满足标准要求；提高腹板结构主拉应力抵抗性能水平，防止裂缝问题进一步扩大；提高箱梁最小应力储备，促进安全储备能力的提升。对于检查后发现箱梁腹板抗剪承载性能较小的状况，通过下述加固措施处理。

3.3.1 箱梁内部需要设置纵向预应力弯起钢束结构，保证桥梁承载性能满足要求，减小腹板主拉应力，确保加固结束后让桥梁符合公路-I 级标准，具备足够安全储备。

3.3.2 箱梁腹板内侧在60o方向上对称设置锚贴钢板结构形式，钢板之间间隔距离为1250mm，钢板结构尺寸为5mm×80mm×2500mm，每条钢板需要先用结构胶进行黏贴处理，然后从中间向两侧同时使用17条异型铆钉完成锚接处理，保证腹板质量。

4 结语

实践证明，在本次桥梁加固工程中，科学合理运用锚贴钢板技术，能有效保障桥梁质量及延长桥梁后期的使用时间，并对桥梁的承载力有了较大提高，该桥梁在投入运营一定时间发现加固效果良好，得到了相关单位的一致认可，满足了当前桥梁运行需要，锚贴钢板技术值得广泛推广。