钢板加固混凝土梁抗剪性能探讨

钢板加固混凝土梁抗剪性能探讨

李健俊

广东省六建集团有限公司

摘要：在早期建筑施工中，受限于混凝土梁施工技术限制，缓凝土梁经过一段时间使用后载荷能力下降，无法满足建筑抗剪刀性能需求，需要加固钢板提升缓凝土梁抗剪性能。为此文章将从五个方面详细探究运用钢板加固混凝土抗剪性能，旨在促进我国建筑行业的技术发展。

关键词：钢板加固；混凝土梁；抗剪性能

在部分工程项目中对于混凝土梁的抗剪性有着极高地要求，单一运用混凝土梁无法满足载荷需求，需要运用钢板加固混凝土梁，提升混凝土梁的抗剪性能，如桥梁建筑工程。钢板加固混凝土梁是加固旧桥中最为常用的技术手段，具有施工便捷、后期加固效果好、经济效益比高等多项优势特征。由此可见，探究钢板加固混凝土抗碱性能是十分必要的。

一、钢板加固混凝土梁技术发展

钢板加固混凝土梁技术源自上个世纪中期，具有施工技术简单，对于建筑外形结构影响小的优势，迅速被建筑行业所推广，技术发展水平日臻成熟。目前，该技术主要被应用于桥梁建筑工程当中。我国钢板加固混凝土梁技术发展稍晚，主要以粘钢板研究技术为主，并已经形成了规范化的技术质量判定标准。我国众多建筑领域专家与学者都对粘钢板的加固性能进行了试验，计算加固前后主体建筑抗弯承载力，肯定了粘钢板加固技术的加固效果，让混凝土梁具备了更好的延展性能，提高了梁的载荷极值。可以预见，在未来的发展中会加大对钢板加固混凝土梁技术的研究，提升钢板加固抗剪性能。

二、钢板加固混凝土梁抗剪性能分析计算

（一）混凝土梁抗剪性能分析

桥梁建筑在承受纵向荷载力时，会时混凝土梁受弯剪组合力的影响，通常情况下混凝土梁中间点位置即为弯剪组合力的最大作用处，一旦超过其最大荷载力时，将会导致梁体破坏，甚至发生建筑主体倒塌的现象。分析缓凝土梁抗剪性能，可以预判是否需要钢板加固，提升其抗剪性能，延长建筑项目周期使用寿命，降低工程投入成本，帮助建筑质量安全。

在分析混凝土梁抗剪性能时可以参照《混凝土结构设计规范》的公式计算出一般钢筋混凝土梁与弯构件抗剪荷载力计算公式：

通过《混凝土结构设计规范》提供的公式可以估算出加固前与加固后的抗剪性能变化，从而达到分析钢板加固混凝土梁抗剪性能的目的。

三、ANSYS分析

在分析加固前后抗剪性能变化时可以通过限元模型进行分析变化。在此研究中，采用ANSYS10.0构建离式模型，默认混凝土梁构件（混凝土与钢筋）部分没有发生相对滑移的现象。[1]。在模拟测试中，通过不断加载梁做承受的荷载力，确定荷载力极值数据，并模拟使用粘钢板加固技术后，梁承受荷载力极值的变化。

在构建模型的过程中可以此采用3D杆LINK8单元模拟钢筋，并设置6个自由度、2个节点，在此模型中可以完全模拟钢筋的蠕变、膨胀、塑性、弹性变化特性。在实际应用过程中钢筋只能够承受横向与纵向的压力或拉力，因此在使用该软件的过程中，钢筋常常别用来模拟塔架、拱桥、屋架等结构的吊桥与系杆。

构件模型的过程中，选择长方体土梁参数数据，用50mm规格的网格划分模型构架，并使用同规格网格为钢筋与混凝土建模。建立网格完毕后，需要赋予模拟材料属性，研究人员可以将材料屈服极限值、泊松比以及弹性模量等相关参数输入其中。最后通过反复的实验与改变荷载力数据变化，判断出混凝土梁出现裂缝的位置以及极限承载值，获得相关数据模拟结果，并模拟加固钢板位置与规格，分析混凝土梁性能变化，发现裂缝位置处的极值发生了变化。

四、结果分析

本文通过计算分析、模型构建两种不同的方式验证混凝土梁加固后性能的变化，论证了钢板加固对于混凝土梁抗剪性能的提升，建议在桥梁工程修复中使用钢板进行加固。

五、钢板加固混凝土梁抗剪性能施工技术重点

（一）压浆

在修复混凝土梁的过程中，需要施工人员实地进行考察，制定裂缝修补的方案。混凝土梁微小裂缝直接封闭压浆处理即可，对于较大的裂缝必须通过钢板加固的方式巩固结构。预先设计的钻孔位置进行钻孔，并同时加固横隔板，并在混凝土立梁处放样。

（二）钻孔

压浆工程结束后，确定其强度达到加固要求后开始钻孔，钻孔的过程中可以使用冲击钻按照预先设计位置进行钻孔。但也应该注意，在为混凝土梁加固的过程中由于预先并不知道内板钢筋所在的位置，因此在钻孔的过程中如果遇到无法下钻时可以水平侧移重新下钻。对于已经钻孔超过10cm的空洞，可以将其预留用以锚栓的的植入，而对于10cm以内的钻孔可以将其废弃，并使用环氧砂浆将废弃眼堵住。

施工工人在钻孔的过程中一定要注意以下几点原则：第一，钻孔的位置一定要远离接缝处10cm以外；第二，钻孔的数量绝对不可以少；第三，摆布螺栓的过程中一定要确保其均匀[2]。

（三）钢板放样

钻孔结束后，施工人员要制作模板。制作模板的过程中，施工人员需要结合钻孔位置以及表示的尺寸，确定钢板的大小与钻孔的位置。在制作模板的过程中，工作人员应该选择可塑性较强与容易留有痕迹的材料制作模板。

（四）处理隔板

施工人员根据模型制作实体钢板后，可以将其放置一边以待使用，并将横隔板凿毛与整平处理。在处理隔板时工作人员可以使用手砂轮将其进行打磨，并利用环氧砂浆将其找平。当环氧砂浆硬度达到预定需求后，可以使用小凿与小锤凿毛。施工人员应该注意凿毛的深度不能够过大，应该控制在3mm~1mm之间。

（五）清孔

施工人员在完成所有的孔眼钻凿之后，首先，可以使用风机将孔表面的浮灰吹起；其次，施工人员可以使用小细毛刷清洗孔洞。

（六）植螺栓

施工人员在植螺栓之前，可以使用爱达牢与环氧树脂将螺栓固定。同时，对于错开的孔洞同样植入螺栓，并预留出15cm，采用同样的方式将其进行固定[3]。

（七）粘贴钢板

在粘贴钢板的过程中，首先施工人员要将钢板表面的浮灰去除，并用棉丝沾丙酮液清洗钢板。清洗钢板结束后，施工工人员要将其进行晾晒，待其晒干后使用钢板粘接剂将其进行涂抹。涂抹操作过程中，施工人员要按严格按照说明操作。为了保证钢板的粘贴效果，施工人员可以预先通过试桩的方式强化程序，避免正式施工时出现误差。

（八）加固

粘贴钢板后，要使用螺丝进行加固，增强钢板的抗剪性能。同时应该注意的是，施工人员要对直接露于外部的钢板进行处理，表面其表面生锈、腐蚀，逐渐失去加固效果。

施工人员在利用钢板加固桥梁过程中，要把控好工程质量，合理规划钢板的使用量。如果工程资金允许，对于中、大裂缝都进行加固处理，避免裂缝的进一步扩大，加大混凝土梁的抗剪性能。

结语

钢板加固混凝土梁技术，增强了梁的抗剪性能。施工单位在对桥梁工程进行修复时，应该进行科学的论证与计算，通过相关规定计算出加固前与加固后的使用效果，科学设计钢板加固方案。施工人员在粘钢板加固混凝土梁技术时，应该综合考虑到各个施工环节，做好施工前的准备，通过实际考察的方式修正施工方案。在实际施工过程中，应该科学把控钻孔、制模、粘板、加固等环多个环节，做到精准施工。施工单位只有结合工程特征，合理开展钢板加固混凝土梁工程，才能够真正的起到增强其抗剪性能的作用。

参考文献

[1]杨苏杭.复合粘钢加固混凝土梁试验与理论分析研究[D].江苏：东南大学，2016.

[2]孙川东.直剪型锚栓钢板加固RC梁斜截面抗剪承载能力研究[D].重庆：重庆大学，2014.

[3]宋可加.直接剪切型锚栓钢板抗扭加固钢筋混凝土梁有限元分析和试验研究[D].重庆：重庆大学，2014.