【2017年整理】粘贴钢板法在钢筋混凝土工程结构受力裂缝控制及加固处理中的应用

粘贴钢板法在钢筋混凝土工程结构受力裂 缝控制及加固处理中的应用 1.前言 结构性裂缝多由于结构应力达到限值，造成承载力不足引起的，是结构破 坏开始的特征，或是结构强度不足的征兆，是比较危险的。影响结构强度的裂缝 可采取结构补强法进行处理，包括加大截面法、喷射混凝土法、粘贴钢板法、粘 贴碳纤维布法、增加整体面层、表面缝合法、预应力法、外包型钢法等。 2.粘贴钢板法的特点和优势 （1） 粘贴加固技术是混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，以提 高结构承载力的一种加固方法。 优点是简单、 快速、 不影响结构外形， 施工时对生产和生活影响较小。 （2） 粘贴加固的特点与不足 粘贴加固有传统的加固方法不可取代的如下优点： 1. 粘贴剂硬化速度快、工期短。 2. 工艺简单、施工方便、可以不动火。 3. 粘贴剂的粘结强度高于混凝土、石材等，可以使加固体系与原结构体系 形成一个良好的整体。受力均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。 4. 粘贴钢板所占空间小几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量。 5. 可以大幅度提高结构构件的抗裂性，抑制裂缝开展，提高承载能力。 但是， 研究表明： 粘钢存在着应力滞后现象。 施工时原构件的负载越大， 应力滞后越多。此外，施工质量和粘结剂质量对加固有较大影响。虽然 许多实验表明粘贴钢板加固梁破坏时，粘贴钢板可以达到屈服强度，但 也有部分实验表明，粘贴钢板并未达到屈服强度。这是因为梁的破坏是 因钢板端部与混凝土撕脱所致。这种破坏，没有明显的预兆，属脆性破 坏。 3.粘贴加固计算方法 3.1 设计规定 （1）被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度不得低于C15，且混 凝土表面的粘接正拉强度不得低于 1.5N/平方毫米。 （2）粘贴在混凝土表面的钢板，其表面应进行防锈处理。表面防锈蚀材料对 钢板和胶粘剂应无害。 (3)采用胶粘剂粘贴钢板加固混凝土结构时，其长期使用的环境温度不应高 于 60℃；处于特殊环境（如高温、高湿、介质侵蚀、放射等）的混凝土结 构采用本方法加固时， 除应按现行国家有关标准的规定采用相应的防护措施 外，尚应采用耐环境因素的胶粘剂，并按专门的工艺要求进行施工。 （4）当被加固构建的表面有防火要求时，应按现行国家标准《建筑防火设计 规范》GB50016 规定的耐火等级及耐火极限要求，对胶粘剂和钢板进行防 护。 （5）粘贴钢板加固钢筋混凝土结构构件时，应将钢板受力方式设计成仅受 轴向应力作用。 （6）采用粘贴钢板对钢筋混凝土结构进行加固时，应采取措施御除或大部 分御除作用在结构上的活荷载。 （1）采用手工涂胶粘贴的钢板厚度，不应大于 5mm，采用压力注胶粘结的 钢板厚度，允许达到 10mm。 （2）对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，其受拉面沿构件轴向连续 粘贴的加固钢板因延长至支座边缘，且应在钢板的端部（包括截断处）及 集中荷载作用点的两侧，设置 U 形箍（对梁）或横向压条（对板） 。 （3）当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足规范延伸长度的要求时，应采 取下列锚固措施： 1．对梁，应在延伸长度范围内均匀设置U 形箍（图 1）且应在延伸长度的 端部设置一道。U 形箍的粘贴高度宜为梁的截面高度，若梁有翼缘（或有现 浇板） ，应伸至其底面。U 形箍的宽度，对端箍不应小于 80mm 对中间箍不 应小于受弯加固钢板宽度的½， 且不应小于 40mm。 U 形箍的厚度不应小于受 弯加固钢板厚度的½，且不应小于 4mm，U 形箍的间距应符合构造要求。 2．对板，应在延伸长范围内通长设置垂直于受力钢板方向的钢压条。钢压 条应在延伸长度范围内均匀布置，且应在 的端部设置一道。压条的宽度不 应小于受弯加固钢板厚度的½。 （4）当应采用钢板对受弯构件负弯矩区进行正截面承载力加固时，应采取下 列构造措施： 1．支座处于无障碍时，钢板应在负弯矩包络图范围内连续粘贴；其延伸长 度的的截断点位于正弯矩区，且距正负弯矩转换点的距离不应小于 1m，对 端支座无法延伸的一侧，尚应埋设带肋 L 形钢板进行主胶锚固（图 2） 。 2．支座处虽有障碍，但梁上有现浇板时，允许绕过柱位，在梁侧 4 倍板厚 （4h）范围内，将钢板粘贴于板面上（图 3） 。 3．当支座处的障碍无法绕过时，宜根据实际情况选择下列措施进行处理： 将钢板锚入柱内（图 4） ，锚孔可采用半重叠钻孔法扩成扁形孔，用结构胶 将板埋入，其埋深应不小于 200mm。 若这种锚固尚不满足设计要求时，应加设机械锚固件予以增强。 采用结构胶粘剂将 L 形钢板、或加肋角钢、或 L 形加肋钢板粘贴于梁柱之 间，并加以锚固（图 5） 。 4．当采取以上三款构造措施时，对下列易剥离的部位尚应加设横向压条或 U 形箍增强锚固。 支座边缘处。 受弯加固钢板截断处。 L 形板与钢板或砼粘接的邻近部位时。 （5）当加固的受弯构件为板、壳、墙或筒体时，钢板选择多条密布的方式进 行粘贴，不得使用未经切割成条的整块钢板满贴。 （6）当加固的受弯构件需粘贴不止一层钢板时，相邻两层钢板的截断位置应 错开一定距离，并应在截断处加设 U 形箍。 （7）当采用粘钢钢板对钢筋砼梁或大偏心受压构件的斜面承载力进行加固 3.2 构造规定 时，其构造应符合下列规定： 1．宜优先选用封闭箍或加锚的 U 形箍；若计算满足要求，也可采用一般 U 形箍； 2．受力方向应与构件轴向垂直； 3． 封闭箍和 U 形箍净间距应不大于现行设计规范 GB50010 规定的最大箍筋 间距的 0.7 倍，且不应大于梁高的 0.25 倍； 4．箍板的粘贴高度应符合规范要求；一般U 形箍的上端应粘贴纵向钢压条 予以锚固； 5．当梁的高度 h≥700mm 时，应在梁的腰部增设一道纵向腰间钢压板（图 6） 。 4 粘钢加固施工工艺 粘贴面处理→加压固定及卸荷系统准备（根据实际情况和设计要求，此步骤 有时省去）→配制结构胶→涂胶和粘贴→固化、卸加压固定系统→检验→维 护。 4.1 粘贴面处理 （1） 砼粘贴面应凿除粉饰层， 油垢、 污物， 然后用角磨机打磨除去砼面 1~2mm 厚表层，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，最后用干棉布拭净表面，保持干燥 备用。较大凹坑处用胶修补平整。 （2）钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙处理，直至打磨出现金属光泽，然后并 用干棉布拭净表面。 4.2 加压固定及卸荷系统准备 （1）构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去，并尽量减小施工临 时荷载。 （2）加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅能产生 较大压力， 而且也同时卸去了构建承担的部分恒荷载，能更好的使粘钢板与 原构件协同受力，加固效果较好，施工效率较高。 （3）加压固定也可采用螺栓、角钢、垫板所组成的系统，该系统在加固构件 上适合位置钻孔固定膨胀螺栓。若在钢板上钻孔，并将螺杆用胶锚固，则将 对钢板产生符合锚固力，效果极好，最适合侧面钢板的粘贴。 （4）实际施工中两种系统常结合采用。 4.3 配置结构胶 （1）结构胶一般分AB 两组份，配胶宜采用机械搅拌，搅拌器可由电锤和搅 拌齿组成，搅拌池可采用电锤钻头端部焊接十字形Φ14 钢筋制成。也可用 细钢筋棍人工搅拌。 （2）取洁净容器（塑料和金属盆，不得有油污、水、杂质