武漢長(zhǎng)江二橋維修工程體外預(yù)應(yīng)力施工

方艷紅

中鐵大橋局武漢分公司，湖北武漢 430050

0 引言

體外預(yù)應(yīng)力施工是武漢長(zhǎng)江二橋維修的關(guān)鍵，維修成功與失敗的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就在預(yù)應(yīng)力施工完成后，擾梁體是否能夠產(chǎn)生上拱，上拱參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的范圍。

1 武漢長(zhǎng)江二橋病害概況

2000年～2005年，監(jiān)測(cè)單位對(duì)武漢長(zhǎng)江二橋正引橋箱梁進(jìn)行了線型監(jiān)測(cè)和全面檢測(cè)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)10年的超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，長(zhǎng)江二橋累積損傷使得橋梁的剛度有了一定程度的下降，部分區(qū)段梁體因截面開裂發(fā)生應(yīng)力重分布，部分區(qū)段梁體可能進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，不滿足結(jié)構(gòu)平截面彈性體設(shè)計(jì)假定，并且部分已有裂縫尚在繼續(xù)擴(kuò)展。

病害具體表現(xiàn)形式：梁體內(nèi)外存在大量裂縫，分布于箱梁頂板、底板和腹板；梁體存在不同程度的下擾，使得梁體無(wú)法滿足設(shè)計(jì)假定，危害梁體使用壽命。

2 武漢長(zhǎng)江二橋維修工程體外預(yù)應(yīng)力施工概況

體外預(yù)應(yīng)力體系主要由填充型環(huán)氧涂層鋼絞線、配套鋼墊板及錨具、與梁體相連的錨固塊、轉(zhuǎn)向裝置、減震裝置及防腐材料等組成。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，體外預(yù)應(yīng)力鋼束布置于箱梁內(nèi)，依靠固定于梁體頂板、底板和橫隔梁的鋼錨固塊。線型為空間線型，通過(guò)轉(zhuǎn)向器控制空間轉(zhuǎn)向點(diǎn)坐標(biāo)以及鋼束轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。鋼束區(qū)間段設(shè)置了減震器以減少鋼束的震動(dòng)。轉(zhuǎn)向器、減震器固定于鋼轉(zhuǎn)向、減震支架上，與鋼錨固塊均通過(guò)植筋技術(shù)錨固于梁體使連為整體。

3 體外預(yù)應(yīng)力施工步驟

體外預(yù)應(yīng)力施工流程為：施工準(zhǔn)備工作→橫隔梁鉆孔，錨固塊、支架基座植筋錨固→錨固塊及支架安裝→轉(zhuǎn)向器安裝→穿預(yù)應(yīng)力鋼束、安裝錨具→張拉預(yù)應(yīng)力并錨固→減震器安裝→錨固防護(hù)。

3.1 橫隔梁鉆孔及錨固、支架基座植筋錨固

3.1.1 橫隔梁鉆孔

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)出橫隔梁需鉆孔的具體位置，彈出十字線進(jìn)行中心標(biāo)記，并按照?qǐng)D紙標(biāo)出鉆孔的直徑。根據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確位置，用專業(yè)鉆具從一端向另一端鉆進(jìn)。

2#墩、5#墩、9#墩進(jìn)行橫隔板鉆孔時(shí)遇到原梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，且分布密集，現(xiàn)行施工狀況無(wú)法避讓，最后經(jīng)設(shè)計(jì)慎重考慮，決定釋放原梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，于2#墩、5#墩頂補(bǔ)增橫向體外預(yù)應(yīng)力索以恢復(fù)原結(jié)構(gòu)受力狀況。進(jìn)行8#～9#中橫隔板以及10#墩橫隔板鉆孔時(shí)也遇到原梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力索，則考慮盡量不改變?cè)Y(jié)構(gòu)受力的狀況下，適當(dāng)改變體外索線形，更改鉆孔位置進(jìn)行施工。

鉆孔本身是對(duì)梁體的破壞，一個(gè)孔的形成對(duì)孔周圍的應(yīng)力產(chǎn)生重新分布，所以要盡量縮短鉆孔時(shí)間，并盡快進(jìn)行補(bǔ)救。

3.1.2 錨固、支架基座植筋錨固

基座的錨固效果直接關(guān)系到張拉的成敗，所以基座板植筋與灌膠工序非常關(guān)鍵?；逯步畈捎妹绹?guó)進(jìn)口喜利得植筋膠，基座板灌膠采用愛(ài)牢達(dá)灌注膠，并嚴(yán)格控制植筋飽滿度和灌膠厚度。為防止基座板在張拉過(guò)程中產(chǎn)生滑移，將錨栓螺帽與基座鋼板焊接。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，焊接過(guò)程未對(duì)植筋質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

3.2 轉(zhuǎn)向支架及減振支架的安裝

支架均采用螺栓連接，支架和鋼基座采用焊接方式連接。轉(zhuǎn)向支架承受體外預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的垂直力，其支點(diǎn)或單獨(dú)設(shè)置，或與箱梁勁性骨架連為一體。

轉(zhuǎn)向器是根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼束的空間線形以及轉(zhuǎn)換點(diǎn)的空間坐標(biāo)定做而成，主要起到鋼束的空間線形調(diào)節(jié)和保持空間線形流暢的作用。制作是根據(jù)設(shè)計(jì)提供的X、Y、Z軸，制作相應(yīng)弧度的膠管，然后將膠管組裝在一起。制作出廠時(shí)，標(biāo)明轉(zhuǎn)向器的型號(hào)，前后方向，豎直向上方向，保證在安裝時(shí)的準(zhǔn)確。

1）轉(zhuǎn)向器采用鋼結(jié)構(gòu)形式，固定安裝在鋼桁架或支架上，施工時(shí)應(yīng)確保施工質(zhì)量及埋設(shè)精度；

2）轉(zhuǎn)向器與穿越鋼管預(yù)先進(jìn)行定位，之間采用環(huán)氧砂漿填實(shí)，定位時(shí)確保轉(zhuǎn)向器與穿越鋼管相對(duì)位置準(zhǔn)確；

3）外套管與穿越鋼管接觸面為不銹鋼鋼板，須保證接觸面光滑，并能相互滑動(dòng)。

3.3 張拉施工

3.3.1 張拉順序的確定

連續(xù)梁體外預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，先兩端張拉2#～5#墩箱內(nèi)長(zhǎng)索，再一端張拉5#～7#墩箱內(nèi)短索，然后一端張拉0#～2#墩箱內(nèi)短索。各箱室內(nèi)索的張拉順序?yàn)椋合葘?duì)稱張拉靠近腹板的兩根外側(cè)索，再對(duì)稱張拉箱室內(nèi)中間剩余的兩根索。

連續(xù)剛構(gòu)體外預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，先兩端張拉（130+125）m兩跨箱內(nèi)長(zhǎng)索，再兩端張拉125m跨箱內(nèi)短索，然后一端張拉83m跨箱內(nèi)短索。各箱室內(nèi)的張拉順序?yàn)椋合葘?duì)稱張拉靠近腹板的兩根外側(cè)索，再對(duì)稱張拉箱室內(nèi)中間剩余的兩根索。

3.3.2 錨固塊，轉(zhuǎn)向支架的檢查及梁體線形的監(jiān)測(cè)

張拉施工前，應(yīng)對(duì)所有錨固塊、轉(zhuǎn)向支架、減振支架進(jìn)行一次全方位的檢查，確保在張拉施工過(guò)程中，體外預(yù)應(yīng)力體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

張拉過(guò)程中，通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，使應(yīng)力通過(guò)轉(zhuǎn)向支架傳遞給混凝土箱梁使箱梁產(chǎn)生彈性形變，同時(shí)引起箱梁縱向縮短和向上的撓曲，張拉時(shí)要對(duì)梁體的線形進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè)，充分掌握其彈性變形的方向和變形量.

同時(shí)，隨著張拉力的不斷增大，張拉及錨固端的橫隔墻處混凝土及轉(zhuǎn)向支架基座處局部受壓應(yīng)力也不斷增大，因此在張拉過(guò)程中，要隨時(shí)對(duì)錨固塊、轉(zhuǎn)向支架的穩(wěn)定情況及基座處混凝土進(jìn)行檢查。

3.3.3 錨固點(diǎn)張拉力測(cè)定

單根鋼絞線穿掛張拉應(yīng)力采用等張拉力法控制。每根鋼絞線的張拉力，以當(dāng)時(shí)測(cè)力傳感器現(xiàn)實(shí)值確定張拉力，首先對(duì)穿掛張拉的第一根鋼絞線進(jìn)行臨時(shí)錨固。在錨固點(diǎn)處設(shè)置測(cè)力傳感器，該索余下的其余鋼絞線穿掛張拉是按當(dāng)時(shí)測(cè)力傳感器顯示值進(jìn)行控制。在第一根穿掛鋼絞線的初張拉力測(cè)初始伸長(zhǎng)值，補(bǔ)拉以測(cè)力傳感器最終讀數(shù)為準(zhǔn)，并記錄伸長(zhǎng)值。

4 錨具防護(hù)措施

對(duì)暴露于結(jié)構(gòu)外部的錨具應(yīng)及時(shí)實(shí)施永久防護(hù)措施，防止水分、氯離子及其它有腐蝕性的介質(zhì)侵入。在張拉后的錨具夾片和無(wú)粘結(jié)筋端部，應(yīng)涂滿防腐油脂，并罩上塑料封端罩，達(dá)到完全密封的效果。也可以采用涂刷環(huán)氧樹脂達(dá)到全封閉效果。

5 張拉施工監(jiān)控成果

從對(duì)5#墩錨固塊相對(duì)滑移的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，錨固塊在80%～100%張拉過(guò)程中，變形量較小，表明此錨固塊受力處于穩(wěn)定狀態(tài)。

6 結(jié)論

經(jīng)過(guò)體外預(yù)應(yīng)力施工，武漢長(zhǎng)江二橋梁體產(chǎn)生上拱，且上拱幅度符合設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明體外預(yù)應(yīng)力施工達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)想的效果，對(duì)武漢二橋的維修加固作用非常成功。