結構粘鋼膠在火電廠棧橋改造中的應用
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0 概 述
在工業、民用建筑、橋梁、水利與電力工程建筑中，因設計、施工質量、維護、功能改變或風災、地震、火災、腐蝕等原因造成結構的強度和剛度下降，特別是已進入房屋老年期的一些工業廠房和民用建筑結構物等，需要進行檢測，鑒別其是否可以通過技術改造(加固處理)恢復原有功能;常用的結構加固方法有增大截面法、外包鋼加固法、結構外預應力法、噴射混凝土加固法等，但這些方法施工周期長，占用場地大以及施工設備多，基本上相當于一個小工程。一種新的加固技術——粘鋼加固技術，根據加固需要，制成某一種特殊形狀的材料，用樹脂類膠將它們粘貼在被加固部位，與被加固結構緊密結合、共同受力，從而達到提高原結構承載力的目的。
1 粘鋼加固的作用
1.1 增加構件的抗彎與抗剪能力
由于結構受損或改造等原因，可能使部分構件的抗彎與抗剪能力下降。如樓面荷載增加，則原結構的板、梁的主筋與梁的抗剪能力有可能不夠，此時采用粘鋼加固技術在缺少鋼筋的部位補強，在抗剪力不夠的部位粘箍板即可增加(甚至超過)原結構的抗彎與抗剪能力。根據實驗結果，在基本不改變原結構的截面尺寸和不增加原結構重量的情況下，通過加固處理的構件的承載力可能提高2倍以上，可見粘鋼加固技術的作用十分顯著。
1.2 提高原結構的抗震能力
我國是地震多發國家，地震災害十分嚴重。采用粘鋼加固技術對建筑物的抗震可以起到很好的作用。一方面可提高原結構的強度，另一方面可大大改善結構的抗震性能。大多數建筑材料具有脆性特征，突發地震時易產生脆性破壞，導致建筑物坍塌，結構粘鋼加固后可以進一步約束結構，提高結構的整體連接性，耗散建筑物中由于地震力作用而產生的能量，防止磚混、混凝土結構的脆性破壞。
1.3 提高構件的抗裂性
建筑裂縫是建筑結構的主要危害之一。由于其隱蔽性強，而且裂縫部位所產生的應力集中效應，常常給建筑物帶來災難性的后果。在結構構件上采用粘鋼加固技術，除了可以增強結構的強度外，還可以利用結構膠的流動性，有效地封堵裂縫，限制其進一步擴展延伸。
2 粘鋼加固的技術特點
2.1 施工方便
該技術用于結構加固時，在施工現場不需要大型施工機械，占用施工場地小，沒有濕作業。粘鋼技術在實施過程中不會引起原結構中應力場的變化，而這一點在采用焊接加固技術時是無法做到的，加固完成數小時后新老結構即可聯合受力投入工作。
2.2 基本不增加原結構的重量和截面積
根據規范，粘鋼一般選用2～6 mm的鋼板材，加固處理后，原結構的截面積不會發生大的變化，增加的重量與原結構相比基本上可以忽略不計。這一點在某些空間受限的場合特別有用。
2.3 適用性好
工程中結構物或構件形狀各異，特別在電力行業結構較多。粘鋼加固技術不受行業限制，在很多場合都可以方便使用，根據統計，從20世紀80年代以來該技術已成功應用于包括電力行業在內的許多行業，產生了巨大的經濟效益和社會效益。
2.4 結構膠的性能優良
粘鋼加固技術中的關鍵材料以建筑結構膠為主。結構膠的主要成分是樹脂，其特點是，固化時收縮率低，有良好的抗濕氣滲透性能，力學性能優(見表1)。
3 工程應用
某電廠輸煤棧橋于1979年建成，至今已運行20年。棧橋采用鋼筋混凝土與鋼桁架建造，其中鋼桁架共計24榀，主要用作結構的支撐。鋼桁架分2種形式，以桁架長度劃分，其中MH-1共20榀，MH-2共4榀，采用Q23-F鋼，手工焊接。電站建成以來，由于種種原因長期沒有使用，且缺乏保養，致使棧橋屋面漏水嚴重，部分鋼桁架出現嚴重的銹蝕，特別在支座處銹蝕嚴重。上述建筑物能否通過加固后繼續使用，根據建筑結構的設計規范，建筑物的運行基準期是50年，故本棧橋還應有相當長的運行基準期，這對加固是有利的;同時對其進行深入細致的檢測，對損壞部分進行補強加固，使其滿足建筑設計的各項功能要求，從技術上講是可行的。從經濟上分析，加固只針對部分構件，大部份構件稍加處理即可投入使用，因而檢測與加固費用低。從加固與拆除重建施工工期上分析，加固的時間初步測算約為2個月，而拆除重建在2個月內是難以完成的。經過分析比較決定采用加固方案。
共對2種方案進行了比較。方案一：采用焊接方法加固;方案二：采用粘鋼加固技術。對于第1種方案，因建筑物已有20年歷史，結構內部的應力場已形成，如果采用焊接方案，將破壞原結構應力場可能給整個建筑物帶來安全隱患，zui后決定采用粘鋼加固技術。
3.1 鋼桁架檢測結果
3.1.1 鋼桁架圖紙的復核
為了確保結構的安全可靠，我們對原始圖紙進行了復核，桿件截面基本滿足要求。但支座節點板厚度取值應該為8 mm，而原設計圖紙上僅為6 mm，不滿足新規范要求。
3.1.2 銹蝕狀況檢測
主要采用測厚儀對鋼桁架的節點板、弦腹桿進行檢測。通過檢測得出以下結論：
a.鋼桁架靠支座處等跨的下弦桿腐蝕嚴重，根據我國鋼結構鑒定標準，銹蝕程度為D級。(*為良好，B級為局部銹蝕，C級為銹蝕較嚴重，D級為嚴重銹蝕)其他部位一般為B級;
b.部分下弦桿沿輸煤棧橋方向發生扭曲變形;
c.桁架與橋墩之間的支座銹蝕嚴重，承載力已大大下降;
d.桁架腹桿和上弦桿銹蝕為B級，部分C級。
3.1.3 焊縫質量檢測
根據《建筑鋼結構焊接規程》(JGJ81-91)對鋼桁架節點板上部分焊縫采用觸頭法進行了磁粉探傷，未發現裂紋等缺陷。
3.2 對結構危害程度的分析
通過檢測分析認為，由于輸煤棧橋長期未使用，接縫區段漏水嚴重，使鋼桁架處于潮濕的環境中，且又沒有進行必要的保養，致使部分構件發生嚴重的銹蝕，整個結構的現有強度達不到設計標準，部分構件喪失承載力，如不加固及保養，不能投入運行。
3.3 棧橋結構加固
加固工作主要集中在兩方面：
3.3.1 對于節點板，通過加焊鋼板以擴大、加厚節點板尺寸使其滿足設計要求。即在節點板無桿件一側加焊1塊6 mm厚鋼板;對兩側均有腹桿的節點板，可根據實際情況加焊鋼板并加焊連接構件將內力傳遞到承載有保證的節點板區域。
3.3.2 對于弦、腹桿則沿桿件縱向用建筑膠粘2塊鋼板，尺寸為4 mm45 mm1 500 mm/(厚寬長)。
3.3.3 粘鋼工序及要求如下：用砂輪機對粘貼面進行打磨、除銹。清潔度達到ST2級;在粘貼面上涂抹建筑結構膠凝固;加壓固定24 h至建筑結構膠凝固;拆除加壓裝置;粘鋼施工后不得焊接。
粘鋼加固的方法與傳統的方法比較起來有技術可靠，工作簡便，不需對結構焊接，而且施工工期短，不破壞原結構外觀等優點。
3.4 工程竣工情況
該加固工程于2001年8月21日開工，于2001年10月10日完工，總加固費用(包括檢測、設計、材料、施工)為31萬元。加固鋼棧橋全長近90 m，若按拆除重建考慮，所需費用約225萬元，所耗工期則更長，因此經濟效益非常顯著。該棧橋投入使用后，對棧橋進行了全面的觀測，各項指標均滿足設計要求。在節點板加厚區域及粘鋼區域，各構件均能很好協同工作，滿足預期設計要求。
4 結 論
4.1 粘鋼加固技術為建筑物的加固和改造辟出了一條新的途徑。
4.2 粘鋼加固技術具有施工方便、施工周期短、沒有濕作業、不需要大型施工設施等特點。
4.3 粘鋼加固技術的關鍵材料為各種建筑結構膠。采用該技術施工時，不會改變原結構的受力性質，加固完成后數小時后即可投入工作。根據實驗結果，采用該加固技術后，原結構的承載力可以提高2倍左右。
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