體外預應力在舊橋加固中的應用

梁樹華

摘要：早期建造的連續(xù)剛構橋已面臨加固問題。該文以建成11年、跨度為（106.6＋2×160＋106.6）m的廣州東南西環(huán)高速公路東圃特大橋為例，介紹了連續(xù)剛構橋體外預應力加固的施工工序、施工工藝以及注意事項。為類似加固工程施工積累了寶貴經(jīng)驗。

關鍵詞：連續(xù)剛構 體外預應力 舊橋加固

1.工程概述

由于連續(xù)剛結構橋在施工過程中，預應力施加不夠和預應力損失而導致預應力不足，無法達到設計要求，再加上超重車輛以及疲勞荷載的綜合作用，使得橋梁出現(xiàn)各種病害，從而影響到橋梁的正常使用安全。以下就廣州東圃特大橋為例，對使用體外預應力進行舊橋加固進行探討。

廣州東南西環(huán)高速公路東圃特大橋主航道橋是（106.6＋2×160＋106.6）m預應力混凝土連續(xù)剛構橋，左右幅分修，雙向六車道。

連續(xù)剛構箱梁采用50號混凝土，墩身采用40號混凝土，承臺、樁基采用30號混凝土；預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁采用縱向、橫向、豎向預應力體系。

2.體外預應力施工工序

對設置錨固塊和轉向塊處的結構表面進行注漿封閉、清潔、鑿毛等處理→用鋼筋掃描儀對需植筋范圍內(nèi)鋼筋、預應力波紋管等分布情況進行普查進行標識→根據(jù)設計圖紙和梁體鋼筋分布情況確定每一根植筋位置并進行標識→鉆孔植筋→表面清潔→在新舊混凝土結合面涂刷界面劑→混凝土澆筑及養(yǎng)護→對稱張拉體外預應力束→對錨頭進行密封處理→體外預應力施工結束。

3.施工工藝及注意事項

3.1錨固塊

本橋預應力錨固塊均采用混凝土結構，通過在原結構上鉆孔植埋HR335鋼筋實現(xiàn)新舊混凝土的結合，考慮到錨固塊及錨后加厚混凝土局部受力較大，在混凝土中添加一定數(shù)量的鋼纖維來增加抗拉強度。由于錨固塊為體外預應力的主要傳力點，而且張拉噸位較大，因此施工時必須確保質(zhì)量符合設計要求。

3.2錨固塊施工注意事項

在施工前須對錨固塊處的既有箱梁結構表面超過0.12mm裂縫注膠封閉。為加強新、舊混凝土的結合，應對原構件混凝土存在的缺陷清理至密實部位，并將混凝土表面鑿毛、并在原結構鋼筋網(wǎng)空當處間隔一定距離鑿出溝槽，溝槽深約3cm，溝槽面積應為新舊混凝土接觸面積的10％左右，并盡量布置于接觸面的邊緣部位。

錨固塊處混凝土局部受力較大，鉆孔時應盡量減小對原結構混凝土及鋼筋的破壞，不得任意加大鉆孔直徑，在灌膠前應將孔內(nèi)石渣、灰塵等雜物清理干凈。所有鉆孔位置應避開既有箱梁的預應力鋼筋，建議施工單位仔細閱看竣工圖或原設計圖，鉆孔前先探測既有梁體預應力筋與普通鋼筋的位置，將原梁體鋼筋和全部鉆孔位置在腹板上標記好后再開鉆。鉆孔施工應特別小心。

3.3轉向塊

本橋預應力轉向塊均采用混凝土結構，通過在原結構上鉆孔植筋埋?16HRB335鋼筋實現(xiàn)新舊混凝土的結合。由于轉向塊為體外預應力的主要傳力點，而且張拉噸位較大，因此施工時必須確保質(zhì)量符合設計要求。

3.4轉向塊施工注意事項

裂縫封閉、混凝土表面處理、鉆孔植筋、涂刷界面劑、混凝土澆筑與養(yǎng)護等施工注意事項與錨固塊中相同。

轉向塊處轉向器安裝時必須定位精準，轉向器中心位置、進出口中心位置、出口中心位置與設計值誤差不得大于5mm。

3.5防振限位裝置

為避免預應力筋自由長度較長時產(chǎn)生振動，在梁內(nèi)設置防振限位裝置。防振限位裝置結構形式、尺寸等可參照設計圖中結構形式，也可由預應力索生產(chǎn)廠家提供。

防振限位裝置為鋼結構，構件采用焊接和栓接。焊接件采用圍焊CO2氣體保護焊，焊腳最小尺寸6mm。焊縫質(zhì)量等級應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205的規(guī)定。

固定架與混凝土通過埋植螺栓與梁體連接為一個整體。螺栓為M12化學螺栓，同時用粘鋼膠對支撐架型鋼與混凝土表面進行粘貼。

3.6防振限位裝置施工注意事項

為減少植埋螺栓對混凝土原結構破壞，鉆孔應垂直錨固平面，不得任意加大鉆孔直徑，在灌膠前應將孔內(nèi)石渣、灰塵等雜物清理干凈。

所有鉆孔位置應避開既有箱梁的預應力鋼筋，建議施工單位仔細閱看竣工圖或原設計圖，鉆孔前先探測既然梁體預應力筋與普通鋼筋的位置，將全部鉆孔位置在腹板上標記好后再開鉆。植筋螺栓抗剪值應不小于26KN。

索夾位置須定位準確，索夾中心位置與索體中心位置誤差不得大于2mm。施工中需根據(jù)索體、梁體的實際位置關系現(xiàn)場測量、放樣、下料。

3.7張拉工藝

1）轉向塊及錨固塊的混凝土應在強度和彈模均達到90％，并達到7天齡期后才能進行張拉作業(yè)。

2）預應力索錨下張拉應力控制為0.60Ryb，體外束采用整體預緊、單根張拉，千斤頂形式和噸位應與其符合。

3）預應力筋應采用分級張拉，每級張拉力不超過總張拉力的25％，每級張拉之后都要對錨固塊處混凝土應力、梁體控制截面應力、墩頂墩底應力、承臺應力、梁體裂縫變化情況、梁體繞度變化情況、梁端與中墩變化情況等進行檢測，當發(fā)現(xiàn)實測值與計算值出入較大時，應立即停止張拉，分析原因，待查明原因并采取措施后才能繼續(xù)張拉。

4）墩頂橫隔板混凝土內(nèi)穿越鋼管應防止在張拉過程中移動，應采用可靠措施防止其移動，同時應確保穿越鋼管與橫隔板混凝土密貼，保證傳力均勻。

5）在張拉結束后，單根張拉的預應力束應留有足夠的錨固工作長度，為防止以后預應力松弛等情況下可以進行再次補拉。但要做好錨頭和鋼絞線的密封、防腐。

6）在預應力錨固后，因故必須放松時，宜采用專門的放松裝置將錨具松開，任何時候不得在預應力存在拉力狀態(tài)直接將錨具切去。

3.8體系防護

對暴露于結構外部的錨具應及時實施永久防護措施，防止水分、氯離子及其他有腐蝕性的介質(zhì)侵入。

在張拉后的錨具夾片和無粘結筋端部，應灌滿防腐油脂，并罩上塑料封端罩，達到完全密封的效果。也可以采用涂刷環(huán)氧樹脂達到全封閉效果。

3.9橋面鋪裝切縫

張拉體外預應力前，按照每6m間距，對橋面鋪裝進行切縫處理，切縫深度應大于鋪裝厚度且盡量不切及箱梁結構層。待體外預應力施工完成，在橋面修補的同時對切縫進行修補處理。

4.結語

體外預應力加固，能提高主梁結構預應力度，充分補償實際橋梁預應力的不足，同時體外預應力產(chǎn)生的附加變形能夠有效改善結構的變形趨勢，有效的抑制了各類病害的相互作用和發(fā)展，使結構的受力狀態(tài)符合原設計狀態(tài)，從而使橋梁能正常、安全使用。本次體外預應力加固為今后進行類似的加固工程積累了寶貴經(jīng)驗。◆