ＮＯ．２，２０１１ 现代商贸工业 Ｍｏｄｅｒｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｔｒａｄｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２０１１年第２期 粘贴钢板加固法在拱桥中应用研究 丁兆峰 （兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：以Ｇ３１２线金强河大桥桥加固为例，介绍了用粘贴钢板法对拱桥进行加固的加固方法、施工工艺及加固效果评 估，说明了粘贴钢板法在加固中的适用性和有效性。 关键词：拱桥；粘贴钢板；加固 中图分类号：ＴＵ 文献标识码：Ａ Ｉ工程背景及加固的目的 Ｉ．Ｉ工程背景 国道３１２线金强河大桥位于Ｇ３１２（连霍线）Ｋ２３２ｏ＋ ８２０处，该桥于１９６９年１Ｏ月建成通车。原桥上部结构为６ ×２Ｏ米双曲拱桥，下部结构为混凝土重力式桥墩、ｕ型桥 台，桥高５．５米，桥面宽为净７＋２×ｏ。５米，全长１５２米，设 计荷载：汽车一１３级，拖一６ｏ级。 Ｉ．２加固的目的 金强河大桥原设计荷载为汽一１３级，拖一６Ｏ级，该桥 经过近４Ｏ年的运营，特别近年来随着交通量的增大和交通 车辆载重的增加，大部分运行车辆的载重超过了该桥的设 计承载力，加之该桥病害严重，承载力降低，故对该桥进行 维修加固，延长其实用寿命、增大其整体性、提高该桥的承 载力和满足安全使用的目的。 ２加固方法及加固材料的主要技术指标 ２．１加固方法 ２．１．１拱肋粘贴钢板加固 采用粘贴钢板的方法对混凝土拱肋进行加固，在拱肋 底面沿拱肋纵向粘贴宽２０ｃｍ厚６ｒａｍ的钢板，粘贴钢板时 用膨胀螺栓锚固。 ２．１．２混凝土横系梁粘贴钢板加固 混凝土横系梁底面采用粘贴钢板加固，并与拱底面钢板焊 接使其形成整体。从而使拱肋的横向联系得到了加强。 图１加固立面图 ２．２加固材料的主要技术指标 （１）钢板。 钢板厚度为６ｍｍ，钢板采用Ｑ３４５－－Ｃ级可焊性好的钢材。 （２）膨胀螺栓。 采用膨胀螺栓抗压强度标准值８００ＭＰａ，屈服强度标准 值３００ＭＰａ，伸长率０．３ｄ （ｄ标示螺栓的公称直径）。 （３）粘钢胶。 粘贴钢板的胶结剂采用Ａ级胶，其胶体性能要求为：抗 拉强度≥３０ＭＰａ，抗拉弹性模量≥３５００ＭＰａ，抗弯弹性模量 ≥４５ＭＰａ且不得呈脆性破坏，抗压强度≥６５ＭＰａ，伸长率≥ １．３ ，钢板与混凝土的正拉黏结强度≥２．５ＭＰａ，且为混凝 土内聚破坏，不挥发物含量（固体含量）≥９９ 。 ３粘钢加固施工工艺及施工要点 （１）在钢板上钻灌胶孔和排气孔； （２）表面处理。 ①钢板表面除锈至发光，再作粗糙处理，纹路与受力方 向垂直，然后用酒精或丙酮棉纱清洗钢表面除油； 一２７６一 文章编号：１６７２—３１９８（２Ｏ１１）０２－０２７６－０１ ②打磨混凝土表面除去表面风化层，找平冲洗烘干。 （３）钢板密封。 ①配制密封胶，每次配胶量不宜超过５００ｇ，在半小时内 用完，以免浪费； ②用密封胶密封钢板边缘及锚固螺栓； ③在灌胶孔和出气孔上安装灌胶嘴并用密封胶粘结， 密封后约２小时，即可进行下一步施工。 （４）灌胶。 ①在灌胶嘴上安装塑料管以备罐满时密封； ②配制灌注胶，每次配胶量不应超过５００ｇ，在２小时内 用完，冬季时间可长些； ③将胶液加入灌胶器中； ④将灌胶器出口与灌胶嘴相连，加压人灌胶器打开阀 门灌胶； ⑤当出气孔有胶液流出时弯折塑料管，用钢丝捆扎，等 待下一出气孔胶液流出； ⑥如钢板过长，下一出口很久没有胶液流出。可将灌注 口密封后，在下一出气口继续灌注。 （５）注意事项。 ①粘钢灌注胶必须符合《公路桥梁加固设计规范》 （ＪＴＧ／Ｔ Ｊ２２—２００８）中各项技术指标要求，且必须出具相应 的由有资质单位所作出的胶体物理力学性质检测报告； ②灌胶平均厚度为２ｒａｍ； ③灌胶旅工时应严格按照相应的产品施工工艺要求进行。 （６）钢板焊接要求。 ①施焊前应对所焊钢板进行检查，焊件是否平整，拼接 是否密合，缝隙、坡口是否符合图纸及工艺要求，并应检查 各种焊接设备是否良好，焊接材料是否符合工艺要求。焊 剂和焊条在使用前均应烘干，焊剂中的脏物和焊丝上的油 漆均应清除； ②焊接完毕，应仔细检查焊缝质量。焊缝质量应符合 《钢结构设计规范》（ＧＢ ５００１７—２００３）的相关技术要求。 （７）钢板防腐。 先将裸露在外面的钢板表面除锈，再用丙酮或酒精除 去油污，然后在钢板表面涂刷底漆一遍，面漆一遍。 ４加固效果评价 （１）通过对跑车测试信号进行分析，得出全桥一阶频率、阻 尼比如表１所示。图２为４０ｋｍ／ｈ跑车动位移时程曲线图。 Ｘ－３９ ９５００ 幅度ｍｖ 时域波形５ Ｙ￣２４２０ Ｋｍ 一２４ｌ３０ －强２４２６ Ｏ 蚋卿 叫 图２ ４０ｋｍ／ｈ跑车动位移时程曲线 现代商贸工业 Ｎ０．２。２Ｏ１ｌ Ｍｏｄｅｒｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｔｒａｄｅ Ｉｎｄ ｕｓｔｒｙ ２０１１年第２期 高墩桥梁结构弹塑性地震反应分析 刘 琳杨凡坤 （兰州交通大学土木工程系，甘肃兰州７３００７０） 摘 要：基于钢筋混凝土弹塑性理论分析方法，利用时程分析方法，分析了高墩桥梁结构弹塑性设计计算方法。以一 高墩桥梁为例，建立模型并进行时程反应分析，得到地震作用下高墩桥梁结构弹塑性弯曲性能，对地震作用下高墩桥梁结 构安全性进行了验证。 关键词：高墩；弹塑性；时程分析法 中图分类号：ＴＵ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３１９８（２，０１１）０２－０２７７—０２ ０ 引言 混凝土受压区在破坏之前，能够维持较无约束混凝土高得 桥梁结构在比较强的地震荷载作用下，材料的应力～ 多的压应变。因此，常用约束混凝土的概念，来设计钢筋混 应变关系则进入弹塑性范围，地震后结构产生一定的残余 凝土延性桥墩。本文采用Ｍａｎｄｅｒ等人提出的约束混凝土 变形。当截面应力在地震时进入塑性范围时需要进行弹塑 的应力一应变关系模式对桥墩截面的力学性能进行分析 性设计。该方法允许结构在罕遇地震作用下进入弹塑性阶 ２钢筋的应力一应变关系 段，可发生有限度的损伤，利用材料和结构自身的弹塑性力 根据低碳钢在拉伸荷载作用下的应力一应变曲线关 学性能吸收和耗散地震能量，依靠其良好的变形能力实现 系，在结构计算中经常把钢筋的材料特性简化为三直线计 结构避免倒塌破坏的目的。它与弹性设计理论相比，主要 算模型。该模型考虑了加载后期的材料强化行为，而屈服 是通过提高结构极限变形能力的途径改善它的抗震性能。 至强化阶段之间的区段以平台段表示，模型简明，而且适合 １ 约束混凝土的力学性能 于模拟应变比较大时钢筋的应力一应变行为，是目前钢筋 在许多情况下，无约束混凝土的极限压应变不足于保 混凝土截面计算中广泛采用的一种计算模型。 证桥墩塑性铰区具有设计预期的塑性转动能力。有约束混 ３截面的恢复力模型 凝土里数量足够、配置合理的横向箍筋和纵向钢筋一起，对 在进行弹塑性结构时程分析时，结构屈服后要重新建 核心混凝土起到约束，并能够有效地混凝土的横向膨 立刚度矩阵，因而需要建立结构力一变形的弹塑性关系（非 胀，维持核心混凝土的完整，提高核心混凝土的极限压应 线性关系），即恢复力特性。本文程序中采用的武田三线性 力，阻止纵向受压钢筋可能出现的屈曲。最重要的是，核心 模型是依据较多的钢筋混凝土构件所得的恢复力特性抽象 表１金强河大桥加固前后第一阶自振频率 《公路桥涵设计通用规范》（ＪＴＧ Ｄ６Ｏ一２００４）计算的１．３３３。 （周期）、阻尼比对比表 ５ 结论 参数测试项目 实测频率值（Ｈｚ） 实测阻尼比（ ） （１）坚固耐用：粘钢加固结构的强度和刚度都能满足设 加固后 加固后 ｆｍｉ／ｆｄｉ 加固后 加固前 计的要求，完全能保证加固工程的质量。 第跨 横向竖向一阶 １４．４５３ １１．８７９ １．２２ ３．８７ ３．１３ 一（２）施工快速：在保证粘钢加固结构质量的前提下，在 一阶 ７．２２７ ６．２６９ １．１５ ３．１２ ２．３７ 不停产、不影响使用的情况下能快速完成加固施工。加固 第二跨 竖向一阶 １３．９４６ １１．８７９ １．１７ ３．１３ ２．８７ 三天后即可正常使用。 横向一阶 ７．３２４ ６．２６９ １．１７ ３．２４ ２．１６ （３）简洁轻巧：与其它加固方法比较，粘钢加固结构受 （２）加固后不同速度载重车辆对桥梁产生冲击时的冲 力明确，施工简便，现场无湿作业，清洁，不留污染物。完成 击系数及最大动位移如表２所示。 加固后的结构外观基本不改变，因加固用钢板薄，结构自重 表２冲击系数（１＋ ）测试结果 增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。 参数测 冲击系数 冲击系数 最大动位移 （４）灵活多样：粘钢加固法的适应性很强，粘贴钢板的 试项目 （１＋“） 平均值 （ｍｍ） 方案多样，灵活巧妙。除加固混凝土外还可粘贴型钢、加固 ２０ ｋｍ／ｈ １．１Ｏ１ ２．１０１ 钢结构及砌体结构等。 ３０ ｋｍ／ｈ ｌ＿１Ｚ１ １．１１３ Ｚ．２３ｌ （５）经济合理：由于施工快，避免或减少建筑物暂停使 ４０ ｋｍ／ｈ １．１１８ ２．２４３ 用的时间，且加固材料少，价格低，经济效益较高。 冲击系数实测值的分析结果： 根据《公路桥涵设计通用规范》（ＪＴＧ Ｄ６Ｏ一２００４）规定， 参考文献 当结构基频１．５Ｈｚ≤－厂≤１４Ｈｚ时，冲击系数 一０．１７６７１ｎｆ ［１］姚谦峰，陈平．土木工程结构试验［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版 一０．０１５７，故理论冲击系数 社． 一０．１７６７ｌｎ厂一０．０１５７—０．１７６７１ｎ７．１７８—０．０１５７— ［２］蒋元朝，韩素芳．混凝土工程病害与维修加固［Ｍ］．北京：海洋出 ０．３３３ 版社，１９９６． １＋“一１．３３３ ［３］蒙云．桥梁加固与改造［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社，１９８９． 由表２中的数据计算得出：金强河大桥动载试验实测 ［４］扬文渊，徐彝．桥粱维修与加固［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 冲击系数平均值为１．１１３。该桥实测动力冲击系数小于按 １９８９．
