芻議路橋施工中預(yù)應(yīng)力加固法的應(yīng)用

孟二顯

摘 要：文章對預(yù)應(yīng)力加固法在路橋施工中的優(yōu)勢進行了解析，并具體分析了體外預(yù)應(yīng)力加固法、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法和高強復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固的應(yīng)用原理和技術(shù)特點，以期為路橋施工提供參考。

關(guān)鍵詞：路橋施工；預(yù)應(yīng)力加固法

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0163-01

我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展促進了交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高速公路的建設(shè)不斷完善，逐漸形成了較為完善的高速公路網(wǎng)，但是高速公路上大型、重型汽車數(shù)量的增加也帶來了更多問題，加速了高速公路路橋的破損程度，降低了路橋的承載力。我國路橋工程行業(yè)對路橋施工技術(shù)不斷探索和創(chuàng)新，將預(yù)應(yīng)力加固法廣泛應(yīng)用到路橋施工過程中和舊路橋加固維修中，保證了路橋施工的質(zhì)量，延長路橋使用壽命。

1 預(yù)應(yīng)力加固法的含義

預(yù)應(yīng)力即在施工期間給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加的壓應(yīng)力，預(yù)先對路橋結(jié)構(gòu)施加壓力，可以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)在正常使用的情況下不產(chǎn)生裂縫或裂縫比較晚。預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對路橋結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進行加固的方法。

2 路橋施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力加固法的優(yōu)點

在路橋施工中，可以將預(yù)應(yīng)力加固法運用在懸臂梁、連續(xù)型體系梁和簡支橋梁加固中，提高橋梁的穩(wěn)定性、安全性和牢固性。對路橋施工的過程中利用預(yù)應(yīng)力加固法，能夠大幅度減少橋體裂縫和梁體撓度，閉合裂縫，使整個橋體結(jié)構(gòu)達到較高的承載力。從建筑工程專業(yè)角度分析，預(yù)應(yīng)力加固法主要有以下優(yōu)點。

①傳統(tǒng)的戶外施工需要限制路段交通，給正常的交通帶來了不便。在路橋施工過程中，預(yù)應(yīng)力加固法能夠有效降低對交通運輸?shù)挠绊憽?/p>

②預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)不需要較多的技術(shù)操作人員，相關(guān)機械設(shè)備也較少，而且設(shè)備布局簡單，便于隨時調(diào)整，并能隨意選擇施工時間，減少了成本輸出，有利于施工項目經(jīng)濟效益的提升。

③路橋施工中需要增加的恒荷載較少，便于及時調(diào)節(jié)原路橋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力狀態(tài)，從而使路橋整體結(jié)構(gòu)更加牢固。

④路橋使用階段，預(yù)應(yīng)力加固法能夠維護和修補道路和橋梁，如果損壞情況嚴重，可根據(jù)實際情況更換預(yù)應(yīng)力筋及其他設(shè)備。

⑤預(yù)應(yīng)力加固法不影響橋下凈空環(huán)境，施工過程中不抬高橋面標高，橋體整體結(jié)構(gòu)的受損程度也相對較小。

⑥預(yù)應(yīng)力加固法應(yīng)用范圍廣泛，體外預(yù)應(yīng)力加固既適用于中小型跨度的簡支結(jié)構(gòu)體類型橋梁，也適用于中型或大型跨度的連續(xù)結(jié)構(gòu)類型橋梁。

3 預(yù)應(yīng)力加固法在路橋施工中的應(yīng)用

3.1 體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法指應(yīng)用有防腐保護功能的預(yù)應(yīng)力筋，通過合理布局將預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置到道路或橋體箱內(nèi)或外部，它在橋梁結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域施加體外預(yù)應(yīng)力，與原橋體的不利彎矩方向產(chǎn)生相反軸向壓力和彎矩，能夠抵消自重應(yīng)力減少活載應(yīng)力，從而增強橋體使用功能，提高橋體自身承載力。體外預(yù)應(yīng)力加固法是后張物粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的一個分支，在路橋施工中應(yīng)用較為廣泛，效果較好，尤其適用于大跨徑連續(xù)型箱梁的加固處理。

3.1.1 體外預(yù)應(yīng)力加固原理

體外預(yù)應(yīng)力把預(yù)應(yīng)力筋布置在梁的主體結(jié)構(gòu)之外，通過兩端能錨固和梁中轉(zhuǎn)向裝置與梁體連接。體外預(yù)應(yīng)力加固是在梁底或梁側(cè)下部增設(shè)預(yù)應(yīng)力加勁鋼絲索或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋補強并分別錨固在梁的兩端，設(shè)置聯(lián)結(jié)構(gòu)件形成超靜定結(jié)構(gòu)。要提高路橋架構(gòu)的承載力，應(yīng)在體外對梁上部結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，從而產(chǎn)生反彎矩抵消外荷載壓力，達到卸載的效果。針對鋼筋混凝土路橋，則采用體外預(yù)應(yīng)力加固法，具備加固、卸荷、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果。體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要組成部分包括：管道和灌漿材料、體外預(yù)應(yīng)力索、體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向裝置、體外預(yù)應(yīng)力索的錨固系。

3.1.2 體外預(yù)應(yīng)力加固法的技術(shù)特點

與過去預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的路橋進行對比，發(fā)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力加固法有以下技術(shù)特點：①體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)用形式更加多樣靈活，依據(jù)實際需要，可以設(shè)計為可補位、可更換和不可更換三種形式，為以后的受損維修和二次加固做好數(shù)據(jù)顯示，有效實現(xiàn)對路橋結(jié)構(gòu)使用階段的維修、保養(yǎng)和加固；②對舊路橋工程進行翻新或結(jié)構(gòu)加固，體外預(yù)應(yīng)力加固法的施工流程更加簡便，無需在梁肋中設(shè)置管道，避免了對截面的削弱。

3.2 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法利用錨對道路或橋體需要加固的地方進行加固，選取直徑較小的預(yù)應(yīng)力筋，對梁體施加一定預(yù)應(yīng)力，適當噴注抗拉強度較高的復(fù)合型砂漿，使預(yù)應(yīng)力筋與梁體的粘結(jié)更加牢固，構(gòu)成具有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力特點的路橋加固體系。在路橋施工中運用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法，具有預(yù)應(yīng)力筋錨固結(jié)構(gòu)簡單且耐久性強、張拉加固施工操作簡便、材料充分利用等特點，在我國路橋加固工程中得以廣泛應(yīng)用。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法一般應(yīng)用在中、小跨徑的鋼筋混凝土T梁、箱梁、空心板梁橋的加固處理中，特別適用于城市的高速公路和立交橋工程，能夠有效提高加固的質(zhì)量和效率。

與體外預(yù)應(yīng)力加固法相比，該加固法具有以下技術(shù)特點：

①在一般的路橋大型建筑中，材料的利用率普遍較低，有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力加固法在施工過程中，有效克服了這個問題，發(fā)揮了補強材料加固的效果，能夠充分利用各種類型的材料，從而達到節(jié)約成本提高經(jīng)濟效益的目的。

②該加固法噴注的性能良好的復(fù)合砂漿對梁體形成了保護層，提高了道路和橋體的抗氧化、抗碳化功能，能夠抵抗氯離子的侵蝕，延長路橋使用壽命。

3.3 高強復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固法

目前我國路橋施工過程中應(yīng)用高強復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固法使用的主要材料包括碳纖維和芳倫纖維，其中碳纖維材料的利用更加廣泛，施工技術(shù)經(jīng)驗相對成熟。該加固法的原理是利用錨固的粘貼性質(zhì)，對需要加固的梁體機構(gòu)進行粘貼，對梁體加上一定預(yù)應(yīng)力，完善梁體的受力狀況。該加固法的關(guān)鍵技術(shù)問題是如何科學(xué)地處理預(yù)應(yīng)力纖維布和板條上的張拉及錨固問題。

高強復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固法在我國路橋施工中的應(yīng)用還處于起步階段，具有以下技術(shù)特點：①復(fù)合纖維材料的物理特性決定了該加固法適應(yīng)強度高和高效的優(yōu)點，對路橋進行加固或維修時能充分發(fā)揮其高強度、高彈性的優(yōu)勢，提高路橋結(jié)構(gòu)中相關(guān)構(gòu)件的承載能力和延展性，改善梁體受力性能；②復(fù)合纖維材料的線膨脹系數(shù)與混凝土相近，即使在溫度變化的情況下，也能實現(xiàn)兩者的協(xié)同工作；③路橋施工使用復(fù)合纖維材料，能有效減少對路橋梁體結(jié)構(gòu)體積和自重的影響。復(fù)合纖維材料質(zhì)量較輕且較薄，對梁體的構(gòu)件進行加固或維修之后，并不增加原來路橋結(jié)構(gòu)的體積和重量，也不會影響路橋?qū)嶋H的使用空間。

4 結(jié) 語

綜上所述，路橋施工技術(shù)人員需要重視預(yù)應(yīng)力加固法的應(yīng)用，加強對該技術(shù)方法的研究和探索，促進技術(shù)經(jīng)驗的成熟，進一步提高路橋施工的效率和質(zhì)量，為我國高速公路的建設(shè)和交通事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

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