植筋技术在桥涵施工中的应用

·路桥· 植筋加固技术在桥涵施工中的应用 何正文,张松彬 (广东省航盛工程有限公司,广东　广州　510235) 收稿日期:2003 - 07 - 06 作者简介:何正文(1976 - ) ,男,湖南宁乡人,助理工程师,从事公路桥梁施工管理工作。 摘　要:文章从植筋加固技术的机理、应用、施工等方面着手,并通过工程实例阐述了植筋加固技术在公路桥涵施工中的作用与 应用。 关键词:桥涵;结构处理;植筋加固技术;应用 中图分类号:U443. 17 文献标识码:B文章编号:1002 - 4972 (2003) 08 - 0045 - 03 Application of Bar - embedding Technique in Bridge Culvert Construction HE Zheng - wen , ZHANG Song - bin (Guangdong Provincial Hangsheng Engineering Co. , Ltd. , Guangzhou 510235 , China) Abstract : The performance and application of bar - embedding technique in highway bridge culvert construc2 tion are expounded from the mechanism , application and construction , etc. of bar - embedding technique and in com2 bination with an engineering practice. Key words : bridge culvert ; structural treatment ; bar - embedding technique ; application

由于各种原因造成公路桥涵结构不符合设计或使用 要求的情况时有发生,采取适当的补救措施,可起到费用 低又能满足设计要求的效果。工程实践证明,植筋加固技术不 失为1 种处理桥涵施工结构缺陷的好办法。 1 　植筋加固技术简介 1. 1 　原理 采用专用植筋胶,利用其粘结和锁键原理使植入筋与 结构物(母体) 产生所需的抗拉力从而形成整体受力体。 1. 2 　应用范围 植筋加固技术可广泛应用于各种钢筋混凝土结构。在工 民建及桥涵结构物施工中应用潜力极大。 1. 3 　优点 (1) 无膨胀性固定,对母体无挤压应力,承载力不受小 边距、小间距的影响。 (2) 高承载力、钢筋、螺杆强度可被充分利用。根据实 验,植筋加固的结合特征值可参见表1、2。 (3) 安装快捷简便,固化时间短,可快速负载,节省施工 时间,安全经济。 (4) 适用母体范围广,可适用于各种混凝土,天然石材 和空心材料。 (5) 锚固直径8mm～40mm 的钢筋及各种尺寸的螺杆, 基本能满足一般桥涵的要求,钻孔直径、深度范围广、施工 灵活。 (6) 抗高温,可近距离焊接施工。 1. 4 　植筋加固设备及材料 (1) 设备 植筋设备简单易用,仅需普通冲击钻、植筋加固枪。冲击 钻应选用与植入筋直径相符的钻头,并根据结构物强度不 同选用相应功率的机具。植筋加固枪亦应选用与相应植筋加固加固胶 ·45 · 总355 期第8 期 2003 年8 月《水运工程》 Port &Waterway Engineering Total 355 No18

Aug. 2003 表1 　钢筋直径、孔深与承载力关系表 钢筋直径(mm) 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 40 钻孔直径(mm) 10 14 16 18 20～22 22～25 25～28 28～30 32 35 40 48 钢筋标准锚深(mm) 100 125 150 180 225 250 275 310 375 425 485 635 推 荐 承 载 力 (kn) C15 8. 6 13. 6 19. 6 26. 6 34. 8 37. 7 46. 6 56. 4 72. 9 106. 8 139. 6 218. 0 C20 9. 9 15. 5 22. 4 30. 4 39. 8 50. 4 62. 2 75. 3 97. 2 122. 0 159. 5 249. 2 C25 11. 1 17. 4 25. 2 34. 3 44. 8 56. 7 70. 0 84. 8 109. 4 137. 3 179. 4 280. 4 C30 12. 4 19. 4 28. 0 38. 1 49. 8 63. 0 77. 8 94. 2 121. 6 152. 6 199. 4 311. 6 C35 13. 6 21. 3 30. 8 41. 9 54. 8 69. 2 85. 6 103. 6 133. 8 167. 8 219. 3 342. 7 C40 14. 8 23. 2 33. 6 45. 7 59. 7 75. 6 93. 3 113. 0 146. 0 183. 1 239. 2 373. 9 　注:1. Π级钢筋:f y = 310N/ mm2 (设计强度) ,fyk = 335N/ mm2 (标准强度) ;混凝土:标准杭压强度fck = 30N/ mm2。 21 推荐承载力= K×钢筋设计屈服值。 对应的型号。另外还需要相应的工具,如空压机、混合管、 钢丝刷、毛刷。 (2) 材料 植筋加固胶目前较常用的有固特优、施美乐等品牌。植筋加固胶是植筋加固技术的关键所在,其主要成分为高强乙烯基酯砂 浆,安全无毒,耐酸碱,具有良好的抗冲击动荷载性能,固 化后无收缩现象。 1. 5 　施工步骤 (1) 操作流程(图1) (2) 施工要求 图1

操作流程 ①按要求定位布孔; ②钻孔直径和深度可参考表1 ;钻孔与母体表面垂直, 孔深偏差应< 5mm ,建议用冲击钻孔,注意钻孔位置应避开 结构内钢筋,尤其是受力主筋。采用水钻,钻孔时,应对孔 壁进行打毛及干燥处理; ③用刷子及清洁的压缩空气清干净尘土,钢筋表面进 行除锈,不能存在浮锈或油污; ④从孔底开始注胶,然后将螺杆或钢筋缓缓旋入孔 中,以表面稍有溢出为宜; ⑤植筋胶凝固硬化前不应施加荷载。以固特优植筋 加固胶为例,凝固时间见表2。 表2 凝固(反应) 时间 孔内温度( ℃) 凝胶时间(min) 固化时间(min) - 5 45 360 0 25 180 + 5 12 90 + 20 4 45 + 30 3 25 + 40 2 15 注:当安装在潮湿的混凝土时,固化时间必须加倍。 2 设计要点 2. 1 锚固是利用植筋胶的粘结和锁键作用产生所需的抗 拉力。 2. 2 用植筋胶锚固的钢筋,其抗拉性能等同于预埋钢筋, 充分利用钢筋的受拉性能。 2. 3 在钢筋混凝土和素混凝土中,锚固钢筋所承受的力是 通过不同的方式传递的。 (1) 在钢筋混凝土中,承载力F1 (图2 (a) ) 是由锚固钢 筋直接传递给混凝土的。其承载力F1 的大小受混凝土强 度、锚固长度、边距及间距的影响。 (2) 在钢筋混凝土中,锚固钢筋的承载力F1 是由混凝 土传递给内置钢筋F(见图2 (b) ) 。 图2 锚固纲筋受力示意图 ·46 · 总355 期第8 期 2003 年8 月 《水运工程》 Port &Waterway Engineering Total 355 No18 Aug. 2003 表3 F1 、F2 、F3 计算公式 F1 =πr2fy ×10 - 3 F2 =πDhτ×10 - 3/ rb F3 = Ch2τ fck ×10 - 3/ rc r —钢筋半径(mm) fy —钢筋设计抗拉强度(N/ mm2) h —钻孔深度(mm) D —钢筋直径(mm) τ—植筋胶黏结强度 rb —建议安全系数,rb 取1. 5～2. 5 C - 修正系数,C = 0. 85 h —钻孔深度(mm) fck —混凝土的抗压强度 rc —建议安全系数,rc 取1. 5～2. 5 2. 4 钢筋锚固设计采用结构可能破坏模式是:由植筋胶、 混凝土和钢筋3 种材料组成的结构,极限使用时,钢筋首先 达到设计屈服强度。 2. 5 钢筋的抗拉力设计值 F = min{F1 ,F2 ,F3} 式中:F1 —钢筋设计屈服值; F2 —植胶钢筋的安全使用值; F3 —混凝土的安全使用值; F1 ,F2 ,F3 计算公式如表3。 2. 6 钢筋标准锚固深度 根据锚固设计的可能破坏模式,可得: F1 ≤F2 (钢筋设计屈服值≤植筋胶安全使用值) F1 ≤F3 (钢筋设计屈服值≤混凝土安全使用值) 综合以上两公式可推导出标准锚固深度,即: πr2fy ×10 - 3 ≤πDhτ×10 - 3/ rb πr2fy ×10 - 3 ≤Ch2τ fck ×10 - 3/ rc 锚固深度: h = max r2·fy·rb D·τ ,r π·fy·rc c· fck·τ 3 工程实例 3. 1 广州市内环路因为某些路段靠近民居或建筑物,出于 环保因素考虑,后来在可能对建筑物内人群产生噪音干扰 处均设计了隔音设施,但因工程已几近完工,防撞栏上均 没有预埋钢筋,又因内环路属形象工程,为了不影响外观, 最后采用了在防撞栏顶面种植钢筋后再与隔音设施连成 整体的方案,使用至今情况良好。 

3. 2 广东省西部沿海高速公路阳江段联络线K7 + 772 中 桥及屋背冲中桥,分别为4m ×13m及7m ×13m空心板简支 桥,原设计均在始末两墩顶设置伸缩缝,后来考虑到伸缩 缝属于易损部件且伸缩缝太密容易引起行车的不舒适感, 决定变更为各设置于中间墩顶的一道BJ5 型伸缩缝。但最 后经复核,若采用该伸缩缝,其伸缩量不能满足使用要求, 于是决定采用D80 伸缩缝。但这时空心板已全部预制并 架设完毕,该位置均没有预埋锚固钢筋。最后经对比各种 方案,决定采用种植U 型筋与伸缩缝主筋连接的施工方 法。经计算,间隔植入Φ280 及Φ120 的钢筋。施工中严格 按照上述方法精心操作,施工质量得以保证,至今通车已1 年,上述位置伸缩缝均完好如初。 4 结语 植筋加固技术设备简单,操作方便,效果可靠,其施工要点 在于钻孔深度、孔径及垂直度一定要保证符合设计要求且 施工中植入钢筋一定要保持洁净,对植筋胶的选用一定要 严格,施工前必须先做试验,若能保证以上措施,植筋效果 能达到要求。 参考文献: [1 ] 吴如军. 地基基础工程[M] . 中国深基础工程协会、北 京市城市设计研究院,2001 ,1. 质量第一 信誉至上 优质服务 ·47 · 总355 期第8 期 2003 年8 月 《水运工程》 Port &Waterway Engineering Total 355 No18 Aug. 2003

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