公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的研究

吳詠超

(貴州省凱里公路管理局)

1 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)發(fā)生作用的原理

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的具體應(yīng)用是在路橋的建設(shè)過程中，將具有良好防腐保護作用的建筑專用預(yù)應(yīng)力筋布置于相應(yīng)梁體的箱內(nèi)或者外部。通過預(yù)應(yīng)力筋對將一定的預(yù)應(yīng)力施加于梁體上。通過預(yù)加力所產(chǎn)生的反彎矩對梁體承受的部分外力進行抵消，最終實現(xiàn)對梁體使用功能進行改善，增強梁體的承載能力，延長其使用壽命。

目前，體外預(yù)應(yīng)力加固應(yīng)被普遍應(yīng)用于路橋加固中。其尤其適用于跨度大的混凝土連續(xù)箱梁。將體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固定在梁體中間或者末端的橫隔梁上，應(yīng)用轉(zhuǎn)向塊對其跨間的預(yù)應(yīng)力筋想要角度進行調(diào)整，使其更好的適應(yīng)梁體的具體受力需求。從嚴格的結(jié)構(gòu)角度來講，體內(nèi)無粘結(jié)及體外預(yù)應(yīng)力、斜拉橋均可歸納為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。而粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相關(guān)理論的主要核心問題為處于各種不同受力階段時，對預(yù)應(yīng)力鋼柬的應(yīng)力增量進行有效計算。

2 在路橋建設(shè)過程中常用的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)分析

2.1 橫向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

在路橋建設(shè)中，當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁或鋼筋混凝土兩端存在的間隙直接較小時，為了避免主梁端頭位置發(fā)生張拉作用，往往應(yīng)用橫向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對其進行加固。應(yīng)用此種技術(shù)時，在主梁下端的對稱梁中線相應(yīng)位置安裝預(yù)應(yīng)力筋。同時在距離梁端的合理位置將其做彎起處理，并應(yīng)用支點將其固定在主梁末端錨固鋼板上。錨固鋼板的形狀為“U”字形，其可牢固地套于主梁端部位置的下翼緣。應(yīng)用撐棍將水平段中存在的預(yù)應(yīng)力筋分成幾段，撐棍同時還具有支撐點的作用。應(yīng)用拉緊螺栓將存在每段中點中的想要對稱筋進行兩兩收拉，使其緊密的連接在一起。在這個收拉的過程中便會有相應(yīng)的拉桿產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生。這個預(yù)壓力通過錨固鋼板傳到到主梁。因為多數(shù)的預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)置均為水平直線形，因此，預(yù)應(yīng)力筋在這個過程中產(chǎn)生的相應(yīng)負彎矩，在梁體兩側(cè)端口上不會發(fā)生太大的彎曲。由此可見，應(yīng)用該種加固方法其作用主要在于降低梁體中段的正彎矩，而在梁體兩端處的剪力上不會發(fā)生太大的作用。

2.2 縱向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

縱向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具體指的是順著各各預(yù)應(yīng)力筋的軸線方位施加預(yù)應(yīng)力的一種加固技術(shù)。預(yù)應(yīng)力筋的布置主要順著主梁的底部相應(yīng)方向進行，并將其彎起。彎起的位置為梁體兩端設(shè)置有導(dǎo)向塊的相應(yīng)地方。彎起后，將其錨固與主梁的腹板或頂板的相應(yīng)位置，并沿著主梁方向?qū)ζ溥M行縱向拉伸。在拉伸過程中實現(xiàn)對梁端剪力的減少。

在該種技術(shù)的應(yīng)用過程中，其錨固構(gòu)造主要為縱向張拉。錨固構(gòu)造具體包含梁頂錨固和腹板錨固兩種。腹板錨固的作用主要體現(xiàn)在當(dāng)路橋面通行車流量較大，導(dǎo)致交通運輸無法正常進行時，可在主梁的腹板的相應(yīng)位置將預(yù)應(yīng)力筋進行錨固。具體的操作方法主要為鋼板錨固法和鋼銷錨固法兩種。應(yīng)用鋼板錨固法具有以下幾個優(yōu)點:其傳力具有良好的均勻性、錨固作用力大、對梁體結(jié)構(gòu)的影響小、鋼板夾持操作產(chǎn)生的螺栓孔下等。應(yīng)用梁頂錨固時，在進行具體操作前，僅需在橫隔梁與橋面板相應(yīng)位置鑿開一個方向于斜筋傾斜向同的斜孔。相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋被穿過后，在開鑿出來的斜孔四周將路橋面的凹槽鑿出，凹槽的尺寸應(yīng)與按鋼墊板的相應(yīng)尺寸保持一致。完成上述操作后，使用環(huán)氧砂漿將墊板粘合牢固即可。在對預(yù)應(yīng)力筋進行相應(yīng)的張拉操作后，將其錨固與陸橋面板的相應(yīng)位置上。完成所有操作后，將錨頭封閉于陸橋面板的鋪裝混凝土中，這個錨固操作便全部操作完畢。應(yīng)用該種錨固方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)如下:在進行錨固的操作過程中，進行將少量橋面板混凝土鑿開便可順利地展開錨固施工操作，操作流程較為方便快捷。預(yù)應(yīng)力筋的張拉方式和預(yù)應(yīng)力筋的形式構(gòu)造存在密切聯(lián)系。張拉位置及方向根據(jù)其具體形式構(gòu)造來進行。可以在梁體頂部順著斜筋的相應(yīng)方向進行張拉操作，也可以在梁體底部順著水平方向進行張拉操作。進行張拉操作時應(yīng)于橋中線對稱進行。對相同一根梁體進行張拉操作時，對稱進行應(yīng)注意保證其具有良好的同步性，這樣才可有效保證梁體雙側(cè)的鋼筋具有同樣的應(yīng)力狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力張拉具體程序應(yīng)與預(yù)應(yīng)力混凝土梁存在良好的一致性。預(yù)應(yīng)力筋的張拉形式多種多樣，應(yīng)用較為普遍的主要為千斤頂張拉法、手動葫蘆張拉法、電熱法張拉法等。

2.3 豎向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

如應(yīng)用橫向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)或縱向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)均給施工帶來不便時，便可采用豎向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。這種技術(shù)在應(yīng)用的過程中主要是將預(yù)應(yīng)力筋對稱地布置在梁肋兩側(cè)的相應(yīng)位置，通常是在梁端肋側(cè)進行錨固。預(yù)應(yīng)力筋錨固完畢后，在其中部位置按照豎直方向進行向上的張拉操作，應(yīng)用小橫梁將預(yù)應(yīng)力固定于梁肋底部的相應(yīng)位置。應(yīng)用該種方法可有效避免了縱向應(yīng)力損耗大、進行張拉操作行程受限、張拉力大等缺點和限制，其有效地將張拉力降低，而大大增加了張拉行程，將張拉力損失降至最低限度。此外，應(yīng)用該種技術(shù)還可有效將較高的預(yù)應(yīng)力施加于預(yù)應(yīng)力筋之上，可對舊橋梁體使用過程中產(chǎn)生的相關(guān)裂縫進行彌合。在該種技術(shù)中進行預(yù)應(yīng)力張拉操作時，可逐片梁地的進行，但必須保證其與中線張拉具有良好的對稱性。只有這樣才可有效降低彈性壓縮損失過程中存在的不均勻性。在該種技術(shù)的應(yīng)用過程中，橫梁的作用主要為對張拉操作所產(chǎn)生的相應(yīng)鋼筋預(yù)應(yīng)力進行豎向固定。橫梁的設(shè)計課根據(jù)具體情況來進行，可設(shè)計為在梁底具有靈活運動性的可運動支點，也可設(shè)計為在梁肋上進行錨固，無滑動性的固定支點。在位置選擇上，橫梁的最佳位置為張拉點。因為在這個位置可有效實現(xiàn)將張拉力損失降低。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的施工方法

應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的主要目的在與提高路橋在交通運輸過程中的承載能力。其在施工過程中，通常應(yīng)用的是折線形的體外索方法。該種方法可有效滿足抗剪強度與截面抗彎強度的想要要求。主要通過貴州某大橋的橋梁加固設(shè)計實例來對體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的施工方法進行簡析。

貴州省某座大橋是一種主要應(yīng)用鋼筋混凝土進行構(gòu)建的T 型橋梁。橋梁的平均跨距為13 m。在建設(shè)設(shè)計規(guī)劃中，該橋梁的荷載量為拖60、汽10 級。但是由于橋梁在實際使用過程中，長時間經(jīng)受流水和船舶的撞擊，橋梁受到了較大程度的破壞，必須對橋梁進行相應(yīng)的加固、修復(fù)處理才可有效保證其使用的安全性，其加固、修復(fù)主要應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)來進行施工，具體施工步驟如下:(1)加固前進行清理。進行加固操作前，需應(yīng)用鋼絲刷對橋體相應(yīng)位置進行鋼絲刷，將松散混凝土及銹蝕鋼筋進行清理。然后應(yīng)用C40混凝土掛模澆筑，恢復(fù)橋面的平整性。(2)體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)施工。進行加固施工前，需先將加固標(biāo)準(zhǔn)進行明確。明確加固后使橋梁的承載能力提高到怎樣程度。在貴州省該座橋梁的加固中，將承載能力的標(biāo)準(zhǔn)定為汽15 級。橋梁梁肋寬為18 cm，主梁翼緣寬為178 cm，屬于受拉2 級。該橋梁的鋼筋面積總共為44.272 cm2，所用混凝土為C25。根據(jù)橋梁的具體構(gòu)造，體外預(yù)應(yīng)力支點的設(shè)置應(yīng)為距離兩端轉(zhuǎn)向塊分別為180 cm、840 cm 的位置。端錨與點距轉(zhuǎn)向塊間應(yīng)設(shè)置為150 cm 的距離。中心軸與梁體上邊緣為19.17 cm的距離，與梁體下邊緣為60.86 cm 的距離。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，應(yīng)將預(yù)應(yīng)力鋼絞線的相應(yīng)張力控制在855 MPa 左右的范圍內(nèi)，有效地預(yù)應(yīng)力控制在62 215 MPa。加固操作中，應(yīng)用55 kN 前軸，155 kN 后軸。加固操作進行完畢后，通過試行卡車試驗，再次對混凝土、鋼筋等的盈利情況進行全面分析，進而對橋梁加固效果進行預(yù)計。(3)預(yù)應(yīng)力施加。進行相應(yīng)試驗后，嚴格按照試驗結(jié)果進行體外預(yù)應(yīng)力加固施加操作，同時進行相應(yīng)的檢測，保證橋梁達到預(yù)計承載能力。

4 結(jié)束語

通過科學(xué)、合理應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，可有效改善路橋變形性能，實現(xiàn)路橋強度及承受力的提高，保證路橋在使用過程中具有良好的安全結(jié)構(gòu)，延長其使用壽命。

［1］和銘新.加大截面法在加固工程中的應(yīng)用［J］.中國水運，2012，11(8):215－216.

［2］陳軍民，吳江.探討路橋施工中加固技術(shù)及設(shè)計［J］.中國水運(下半月)，2013，12(12):372－373.