粘贴钢板加固技术研究

张荣凤 1

摘要：随着社会经济的发展，道桥负荷增重，一些老旧桥梁面临超荷的问题，保证桥梁能够继续安全使用，且不用重新修建，加固技术成为解决问题的关键。研究粘贴钢板加固技术的相关问题，加深对粘贴钢板加固技术的认识有利于延长桥梁的使用寿命。粘贴钢板加固法是桥梁加固方法中经常使用的方法，它具有造价便宜、施工期短、适用范围广、使用效果良好等特点，被广泛应用于桥梁工程中。

关键字:粘贴钢板加固法;试验研究;技术研究

Research on bonding technology of steel plate

Zhang Rongfeng ¹

(1. School of Traffic Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250100, China)

Abstract: With the development of social economy and the increase of road and bridge load, some old Bridges are faced with the problem of overload. To ensure that the Bridges can continue to be used safely and do not need to be rebuilt, reinforcement technology becomes the key to solve the problem. It is helpful to prolong the service life of the bridge to deepen the understanding of the technology of steel plate bonding. Bonding steel plate reinforcement method is often used in bridge reinforcement method, it has the characteristics of low cost, short construction period, wide application range, good use effect and so on, it is widely used in bridge engineering.

Key words: paste steel plate reinforcement method; Experimental research; Technology research

1粘贴钢板的原理

粘贴钢板是桥梁加固中常用的被动加固方法，通过采用建筑结构胶或环氧树脂，将钢板和这些中间材料粘贴到桥梁结构比较薄弱的地方，从而一起和桥梁结构承受外部荷载的作用，一起提高桥梁结构的承载力和刚度，能够改善桥梁结构的受力情况，避免桥梁裂缝的出现。

2粘贴钢板加固技术的试验研究

上个世纪60年代，粘贴钢板加固法的概念被首次提出，粘钢加固技术开始出现在建筑行业，科研工作者也开始对于这项技术进行深入的研究。80年代初期开始，国外相关学者对粘钢技术的使用进行了系统的研究，同世纪80年代粘钢技术开始进入我国，我国科研工作者也进行了大量研究，研究成果丰富。

自1967-1991年，英国相关学者试验分析了加固梁的承载能力，提出了梁加固后相关计算方法，提出钢板端部滑移理论；美国相关学者通过对比试验研究，分析了粘钢法和其他方法的优缺点，研究了粘结面脱胶破坏的相关问题，完成了对加固梁减小钢板端部应力措施的理论分析。此外，R.N.Swamy等人对24根梁做了粘贴钢板加固试验，结果表明，加固梁的抗弯刚度、裂缝开展、构件形变都得到了控制，整体受力性能得到提高，他们还发现粘钢厚度增加使得加固构件的破坏性质由塑性转为脆性^[1]。Deric对26根钢筋混凝土粘钢加固梁抗弯性能进行研究，研究结果表明，尽管粘钢加固能提高受弯构件的抗弯性能和刚度,但是剪力和力矩的共同作用常常导致加固钢板剥离破坏,使得加固梁未能达到设计极限承载力^[2]。

我国在材料方面，80年代开始研制并量产建筑结构胶，90年代中期开始对粘钢技术混凝土梁开始理论和实验探究，并得到相关计算公式，21世纪初，相关学者通过试验，研究了锚固长度、配筋率、锚固措施等因素对加固梁的承载力影响。对于粘钢技术的试验研究学者一直在进行。

李鹏制作了未加固和粘贴钢板加固的短柱，分一次受力和二次受力加载对短柱的受力分析，结果表明，粘贴钢板可以提高混凝土结构的承载力和受力性能，能够有效抑制裂缝的开裂^[3]。

黄首富探讨了受弯粘钢加固梁的基本理论及承载力和刚度计算公式，重点分析了有限元建模的特点和方法，分析了二次受力对低配筋率砼梁粘钢加固效果的影响，最终得出了粘钢加固可以极大的提高原构件的承载力，但延性有所降低，由于二次受力的影响，构件破坏时变形有所增加等结论

^[4]。

对于粘贴钢板加固法能否起到作用，以上学者针对其是否能够起到作用进行试验，探究其二次受力后的加固效果，从而给相关工程一定的借鉴意义，得到了粘钢加固都可以极大的提高原构件的承载力，但延性有所降低，由于二次受力的影响，构件破坏时变形有所增加等结论。因此，并不是任何加固方法一定能够起作用，在采用粘贴钢板加固方法时要考虑其二次受力等方面的影响。

3不同环境下粘贴钢板技术研究

目前，国内对于粘钢加固桥梁的研究主要是理论值和试验的研究，对于不同环境下粘贴钢板桥梁的耐久性的研究较少，粘贴钢板加固法也有其所需的环境，相关学者依托交通运输部建设科技项目“荷载与湿热环境耦合作用下粘贴加固梁桥耐久性关键技术研究”课题，展开了此类问题的研究。

吴甜宇在合适的湿热环境下进行加速试验模拟，探讨了湿热环境作用对钢板/混凝土界面剪切粘结性能的影响。研究结果表明，湿热环境作用对钢板/混凝土粘贴界面的粘结性能产生不利的影响^[5]。张旭东通过试验得到了在荷载和湿热环境耦合作用下，胶层的粘结性能降低还会使混凝土受到水蒸气的劣化作用显著和使裂缝在较低荷载下开展，荷载和湿热环境耦合作用加速了粘贴钢板加固梁受力性能劣化的过程的结论^[6]。廖刚对不同温度、湿度环境下剪切刚度值进行分析，根据温度、湿度对剪切刚度的影响程度划分湿热环境作用等级。对不同环境作用等级下钢板、结构胶以及防护材料性能提出建议^[7]。陈雪松通过试验得到了与受到湿热环境作用、恒定荷载/湿热环境作用下的粘贴钢板加固试验梁相比，交变荷载/湿热环境作用下跨中截面混凝土拉应变增大，压应变减小，中性轴上升，交变荷载和湿热环境共同作用加速了试验梁混凝土的劣化的结论^[8]。

每一种加固方法发挥的效用与环境均有很大的联系，粘贴纤维加固和粘贴钢板加固法对于不同的环境作用不一样，粘贴钢板加固法在不同的环境中发挥的作用也不同。加固桥梁所处的环境是否应该采取粘贴钢板加固法，使用粘贴钢板加固法应考虑对其进行防腐处理，以便使其能够长久发挥作用；再者，用粘贴钢板加固法加固钢筋混凝土受弯构件在被加固构件开裂程度不很严重的状况下是十分有效的。以上相关学者得出了有无冻融条件下，粘贴加固法的不同表现和相同条件下，不同粘贴加固法的不同作用，此外还有很多恶劣复杂的环境下粘贴钢板加固技术需要深入研究。采用粘贴钢板加固法的工程，该方法是否一定能够发挥作用，粘钢加固法能否起作用与适筋混凝土梁的弯曲裂缝、钢筋和外粘贴钢板的屈服、受压区混凝土的压溃、适筋混凝土梁的斜拉破坏、混凝土和其内部配筋的粘结失效等原因有关。如果需加固的桥梁工程出现较大裂缝，此时应力已经释放，再使用粘钢加固法已是无用之举，因此，在采用此方法之前需要考虑它使用后能否发挥作用。

4结论

粘贴钢板加固法从上个世纪60年代开始研究以来，已经是应用于工程实例中比较成熟的加固方法。国内外学者对其做了不少研究，探究了加固方法的特点、影响因素、加固后受力性能的分析、施工效果的评价等方面的内容，大部分学者建立模型或者结合具体的工程实例，研究粘贴钢板加固法的使用方法和使用后的可靠度分析，形成了一系列可以参考的公式、模型可供其他工程参考。尽管很多学者对粘贴钢板加固法进行了学术研究，但是仍然有很多地方需要进一步探究，例如：钢板与混凝土的粘结性对加固结构构件的可靠度及剩余寿命的影响需要探究，粘贴钢加固钢筋混凝土梁不同受力构件的可靠度是一个方面，对于不同的复杂极端环境下粘贴钢板加固的技术要求等等，都需要进一步研究。

参考文献

[1] R.N.Swamy,R.Jones and J.W.Bloxham. Structuarl behavior of reinforced concrete beams of strengthened by ePoxy一bonded steel plates[J].The Sutretural Engineer,1987,65A(2):59一68.

[2] Deric John Oehlers. Rinforced concrete beams with plates glued to thsoffits[J].Journal of Structural Engineering,1992,118(8):2023-2029.

[3] 李鹏.粘钢加固钢筋混凝土轴心受压短柱的试验研究[D].武汉大学,2004.

[4] 黄首富.考虑二次受力对粘钢加固砼梁抗弯能力的理论和有限元分析研究[D].广西大学,2013.

[5] 吴甜宇. 湿热环境下粘钢加固混凝土结构界面力学性能研究[D].重庆交通大学,2016.

[6] 张旭东.荷载/湿热环境作用下粘贴钢板加固钢筋砼梁的耐久性研究[D].重庆交通大学,2016.

[7] 廖刚. 湿热环境下混凝土梁桥粘贴钢板加固耐久性设计方法研究[D].重庆交通大学,2017.

[8] 陈雪松.交变荷载/湿热环境作用下粘贴加固钢筋砼梁疲劳性能实验研究[D].重庆交通大学,2017.