（大连海洋大学 海洋与土木工程学院，辽宁，大连，116023）
【摘 要】阐述了粘贴钢板法在双曲拱桥加固中的受力特点、设计要点和施工工序等。以实桥为例，介绍了粘贴钢板加固法在双曲拱桥的应用，加固后的结构刚度和强度明显提高，恢复了桥梁荷载等级和正常使用功能。
【关键词】双曲拱桥；粘钢设计；内力分析；施工工序
引言
粘贴钢板加固法是采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在拱肋受拉缘或薄弱部位，使之与结构物形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，增加截面的抗弯、抗剪能力的一种加固方法。常用的方法主要有通过环氧胶浆粘贴钢板来加固主拱圈，增大主拱圈强度。
1、粘贴钢板的特点和适用范围
1.1 粘贴钢板特点
（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贴钢板的强度，封闭粘贴部位加固构件的裂缝，约束混凝土变形，从而有效的提高加固构件的刚度与抗裂性能。
（2）所占空间小，不影响被加固构件外观和使用空间。由于加固体大都是一层3～4mm厚钢板粘贴于相对体型或厚度大得多的结构上，加固体所占空间小，基本不影响外观。
（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，一般1～2d时间，比其他的加固法大大节省施工时间。
（4）材料消耗小。钢板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。粘贴钢板加固工序为，对加固构件表面清理和修补、钢板除锈、拌胶粘贴、加压固化、钢板外露面涂刷防锈漆等；施工工艺简便，每道工序较容易达到操作规程要求。
1.2 粘贴钢板适用范围
（1）承受静力作用或是动力作用较小的受弯构件及受拉构件。
（2）加固构件的材料（如混凝土）强度一般不应低于15MPa。
（3）粘贴钢板加固要求环境的温度与湿度控制在一定的范围内，且无腐蚀性介质。
2、粘贴钢板加固梁的破坏特征和受力分析
2.1 粘贴加固梁的破坏特征
许多试验表明，粘贴钢板加固梁的破坏时，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，梁中钢筋应力徒增，很快进入强化阶段而脆性破坏。
2.2 粘贴加固梁受力分析
部分试验和实践表明，加固梁破坏时钢板未达到屈服强度，梁的破坏是由于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。
造成此种破坏的原因是有三方面：
（1）锚固长度不够
在混凝土表面粘贴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贴应力来平衡。钢板的合力与粘贴应力不在一条线上，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480mm。
（2）粘贴剂的质量问题
钢板能否有效的参与原梁的工作，主要取决于钢板与混凝土之间粘贴力的抗剪能力和抗拉能力。胶粘剂的质量对强度影响较大，应认真选择。由于原材料质量、工艺操作变化，不同厂家生产出来的结构胶质量不一，若质量不佳，粘贴钢板加固受力时，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没有统一标准，只能参照已有经验进行。
（3）施工质量的影响
粘贴钢板加固的效果与施工质量密切相关。粘贴钢板加固梁出现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。
3、桥梁基本情况和加固方案
满堂红桥位于彰武县彰哈线上，竣工于1967年。全长55.2m。该桥原设计荷载等级汽-10，拖-60，桥面为净7.0-2×0.5m栏杆，上部构造为2孔20m双曲拱，矢跨比为1/6，拱轴系数1.756，横向7肋6波；下部构造为重力式实体桥墩，浆砌片石桥台、桥墩，扩大基础。
为了提高荷载等级以及在长期重荷载的碾压下产生的结构整体变形和所表现出来的拱波裂缝等病害，采用在拱肋底部从1/4跨到3/4跨（共计12m，包括锚固长度），采用环氧树脂砂浆粘贴4mm厚钢板，并且还按一定的间距钻孔并埋入螺栓；在拱脚顶部腹拱圈内浇注10cm厚C30微膨胀混凝土，并铺设钢筋网，钢筋采用Φ16，间距20cm。改建后的主拱圈立面如图1所示。
图1 加固后的主拱圈截面 单位cm
Fig.1 The section of the main arch after consolidation Units cm
双曲拱桥的拱顶下缘拉应力和拱脚下缘的压应力较大，属于两个控制截面，一般来说，1/4截面的承载力有富裕。如何能充分发挥非控制截面的潜力，同时改善拱顶截面和拱脚截面的应力状况，这是改变结构受力在加固方案中所需要构思的问题。采用粘贴钢板和增厚拱脚截面混凝土，使其中性轴上移的措施，起到了加固后改善整体受力，缓解
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了局部应力过大带来了裂缝，甚至是局部滑移。
结语
粘贴钢板加固法在双曲拱桥加固中被广泛应用，通过本次应用在满堂红双曲拱桥的加固中证明，是能够提高桥梁的承载力，延长使用寿命，满足现代交通的需要。同时，为我国公路建设节省了大量资金，收到了良好的社会与经济效益。对于经济欠发达的地区，通过粘贴钢板加固改造旧危桥，是改善交通环境、提高公路通行能力的有效途径。
参考文献：
[1]陈开利,王邦楣.林亚超.桥梁工程鉴定与加固手册[M].北京：人民交通出版社，2005
[2]张劲泉,王文涛.桥梁检测与加固手册[M]. 北京：人民交通出版社，2007
论文作者:隋红军,上官子昌
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/21
标签：钢板论文; 构件论文; 混凝土论文; 截面论文; 拱圈论文; 拱桥论文; 应力论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;