钢筋砼梁粘钢结构加固施工工法

钢筋混凝土梁粘钢结构加固施工工法

邯郸市邯三建筑工程有限公司

1.前言

钢筋混凝土结构是我国工业与民用建筑中常用的一种结构，近年来随着人们对结构的安全性、适用性和耐久性要求的不断提高，对现有混凝土结构的维护、维修和加固也越来越受到关注和重视。目前国内常用的混凝土梁加固方法有加大截面法、混凝土置换法、粘贴纤维复合材料加固法、预应力加固法、增设支点加固法等。增大截面加固法施工湿作业时间长，在混凝土养护期间需限制荷载，且加固后结构自重增大、建筑使用空间减小。置换混凝土加固法剔除旧混凝土的工作量大，易伤及原构件的钢筋，湿作业时间较长。粘贴纤维复合材料作为连续梁和悬挑梁负弯矩加固处理时，缺乏锚固措施，且易遭受火灾和人为损坏。预应力加固法施工工艺复杂，施工费用高，在热环境中防护处理难。增设支点加固法改变了原结构的受力状态和外观，对原建筑空间使用影响大。

如何对混凝土连续梁、悬挑梁负弯矩承载力不足引起的构件开裂进行快捷、简便、经济、可靠地加固目前尚未有很好的解决办法。邯郸市邯三建筑工程有限公司在总结多年类似工程施工经验的基础上，利用科技创新手段，完成了“钢筋混凝土梁粘钢结构加固施工技术研究”课题，该技术通过粘钢板、粘U型箍板，植负弯矩加强筋、植螺栓固定等措施的综合应用很好地解决了梁支座处负弯矩承载力不足引起的质量缺陷。该成果于2010年7月通过河北省住房和城乡建设厅组织的技术鉴定，达到国内先进水平。该成果具有技术先进、质量可靠、施工速度快、成本低等优点。

2.工法特点

2.1基本不增加被加固构件断面尺寸和重量，不改变构建外形和使用空间。

2.2施工简便、快捷，湿作业少，施工速度快，可避免或减少停用时间。

2.3可以有效封闭混凝土结构裂缝，延长结构使用寿命。

2.4对原结构加固效果显著，坚固耐用。

2.5节约加固材料，节省加固费用，经济效益高。

3.适用范围

3.1适用于因设计或施工不当、使用功能改变等引起的承受静荷载作用的梁支座处负弯矩承载力不足的构件。

3.2加固构件长期使用的环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70％及无化学腐蚀，否则应采取有效的防护措施。

3.3加固钢板厚度宜在2～6mm之间，若此厚度不能满足设计要求，应选用别的加固方法。

3.4被加固混凝土结构构件，其现场实测混凝上强度等级不低于Cl5，且混凝土表面的正拉粘结强度不低于1.5Mpa。

3.5被加固构件的最小配筋率不得少于国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的最小配筋率。

4.工艺原理

4.1将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土形成统一的整体共同工作，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。

4.2在梁上口侧面粘贴钢板，将钢板采用高性能的结构粘接剂粘结于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土形成统一的整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强钢筋混凝土大梁负弯矩承载力及刚度的目的。为使钢板与原混凝土大梁更好的一体受力，采用植螺栓的方法在梁上口侧面钢板与梁底侧面U型箍筋相交处定出螺栓位，用专用植筋胶将螺栓植入梁内，螺栓外露端头加螺母进行紧固，加强梁的整体性。钢筋混凝土梁支座处由于钢板无法穿过下端支座，在该处植负弯矩加强筋，采用在梁两侧面打孔，植入负弯矩加强钢筋，将两端伸出部分与钢板连接，加强整体性，提高梁在支座处负弯矩承载能力。

5.工艺流程及操作要求

5.1工艺流程

图5.1-1 粘钢加固工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1加固材料的制作加工

1、加固用的钢板按设计要求的型号、尺寸进行裁割，裁割时要冷切，不可热割，以防止钢件变形及产生内应力。如钢件长度和宽度不能满足设计要求时，可采用焊接，但焊接后的钢件应在平台或较平滑的地面上进行找平和整形。

2、U型箍板按设计尺寸在与梁上侧加固用的钢板相交处做煨弯处理。

3、负弯矩加强筋按设计的规格、尺寸进行截割，锚固螺杆采用成品全丝螺杆，进场后按设计尺寸进行截割。

4、按设计尺寸和位置在钢板和U型箍板上打孔，孔径要符合设计要求。

5.2.2除锈，打磨

1、钢板、U型箍板应根据其锈蚀情况，用砂轮机打磨进行除锈和粗糙处理，使钢板出现金属光泽、粗糙度越大越好，打磨纹路尽量与受力方向垂直。用脱脂棉蘸丙酮拭净表面，待完全干燥后备用。

2、加固用加强筋及螺杆根据设计要求在相应位置做上标记，标示好除锈清理的长度范围，用磨光机或钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打磨出金属光泽为止，用脱脂棉蘸丙酮，将除锈清理长度范围内的钢筋表面擦拭干净。

5.2.3卸荷

1、为减轻和消除后粘贴钢板应力、应变滞后现象，在结构加固前宜对混凝土梁进行适量卸载。

2、卸荷方式

1）对老建筑采用拆除原有的吊顶、墙面装饰、地面面层、设备等方法，以达到卸静荷的目的。

2）卸除活荷载。

3）对一些不能卸静荷的构件，可采用千斤顶顶升的方式卸荷。

3、卸荷要点

1）对承受均布荷载的梁，应采用多点（至少2 点）均匀顶升；对于有次梁作用的主梁，每根次梁下需设1台千斤顶，顶升吨位由设计计算确定。

2）施工中采用千斤顶、挠度计及其支承体系作为支撑系统。采用以挠度值和千斤顶施力数值的双向控制参数作为卸荷依据。

3）在梁上确定粘贴钢板部位、卸荷点位、挠度计测点位，组装支撑系统各构件，在支承构件下部铺设厚度不小于50mm的木垫板。用手动砂轮机磨平挠度计测点位置，将挠度计固定到测点处。

4）将支撑柱根部和顶部垫平、固定，千斤顶施力将支撑柱对准支点顶紧，在施工时如发现挠度计示数或千斤顶压力值发生较大变化时，应停止工作，在确认安全，稳定支撑

后方可继续施工。多个千斤顶卸荷应保持同步。

4、卸荷注意事项

1）无论采用那种卸荷方法，卸荷值的大小应严格按加固设计的要求来确定，不能因卸荷使被加固构件产生新的裂缝或损伤。

2）利用千斤顶卸荷时，支撑系统传力应合理可靠，防止因支撑系统传力不当，造成结构其它部位裂缝或受损。

3）支撑系统应有足够的强度和刚度，保证其承载力和变形能满足加固过程的需要。

5.2.4混凝土构件基层处理

1、若混凝土表层出现空鼓、剥落、蜂窝、腐蚀等现象，应将该部位予以凿除，凹陷处用环氧砂浆修补平整。钢筋保护层脱落处，应凿除保护层，露出钢筋，对钢筋进行除锈，用环氧砂浆修补、找平。

2、将加固区域内的梁基面不平整处用角磨机进行磨平处理，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面，并用空气压缩机将粉尘吹干净，直至用手触摸不粘灰为止。转角粘贴处要进行倒角处理打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。

5.2.5混凝土构件裂缝封闭

按设计要求用灌缝结构胶对混凝土构件裂缝进行封堵和灌缝封闭处理。

1、封缝应根据裂缝情况采取相应的方法：

1）环氧树脂胶泥封缝：对于不凿槽的裂缝可用环氧树脂胶泥封闭，先在裂缝两侧（宽20~30mm）涂一层环氧树脂基液后抹一层厚1mm 左右，宽20~30mm的环氧树脂胶泥，抹胶泥时应防止产生小孔和气泡，要刮平整保证封闭可靠。

2）粘贴玻璃丝布封缝：先在裂缝两侧（宽80~100mm）涂一层环氧树脂基液后将已除去润滑剂的玻璃丝布沿缝从一端开始粘贴密实，不得有鼓泡和皱纹，玻璃丝布可粘贴1~3层。

3）水泥砂浆封缝：对凿“V”形槽的裂缝，可用水泥砂浆封缝，可先在“V”形槽面上用毛刷涂刷一层（厚1~2mm）环氧树脂浆液，涂刷要平整均匀，防止出现气孔和波纹，再抹水泥砂浆。

2、灌缝

1）封闭后应进行压气试漏，检查密闭效果，试漏需待封缝胶泥或砂浆有一定强度时进行，试漏前沿裂缝涂一层肥皂水，从灌浆嘴通入压缩空气凡漏气处，应予修补密封至不漏为止。

2）灌浆前用压缩空气将孔道及裂缝吹干净，根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或多孔灌浆，在一条裂缝上灌浆可由一端到另一端，灌浆时应待下一个排气嘴出浆时立即关闭转芯阀，如此顺序进行，化学浆液的灌浆压力用0.2Mpa。压力应逐渐升高，防止骤然加压，达到规定压力后，应保持压力稳定以满足灌浆要求。

3）当吸浆率小于0.1L/min，再继续压注几分钟即可关掉进浆嘴上的转芯阀门停止灌浆