預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋加固設(shè)計(jì)技術(shù)探究

凌曉敏

(武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司)

1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋使用情況分析

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋使用情況可從其結(jié)構(gòu)形式以及施工工藝兩個(gè)方面分析。在結(jié)構(gòu)形式方面，由于我國(guó)的高速公路與城市道路都對(duì)橋梁的凈空高度作出了明確的區(qū)域限制，因此普遍應(yīng)用連續(xù)橋面的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板橋。通常情況下，跨線橋大多都會(huì)用于凈空限制，連續(xù)預(yù)應(yīng)力空心板橋則多用于坡橋、彎橋以及斜橋。

而施工工藝方面，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土板橋及空心板梁不僅施工周期非常的短，施工工序也十分簡(jiǎn)單，加之其用料少，維修養(yǎng)護(hù)的次數(shù)少，操作工序非常簡(jiǎn)單，因此受到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)人士的高度關(guān)注。然而，當(dāng)前我國(guó)大多選擇以直線配筋作為主要形式，其跨徑通常限制為20～35m之間，且空心板橋的長(zhǎng)度必須低于25m，這無疑與折線配筋的方式產(chǎn)生了較大差距。加之先張法預(yù)應(yīng)力混凝土板橋及空心板梁都采取曲線配筋形式，就能使高性能混凝土與高強(qiáng)度鋼絞線力學(xué)性能充分的發(fā)揮出來，也能因此而獲取到相對(duì)偏大的跨徑。而其橫斷面普遍采用矩形斷面，因此又名大空板。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋加固設(shè)計(jì)主要方式

(1)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，大多采取試探設(shè)計(jì)方式，但是該設(shè)計(jì)方式具有效率低以及重復(fù)設(shè)計(jì)等缺陷，且可行性也不高，大多設(shè)計(jì)都是在假設(shè)的程序中進(jìn)行分析，在設(shè)計(jì)完成之后才進(jìn)行統(tǒng)一的校核，再判斷校核結(jié)果的準(zhǔn)確性，并分析設(shè)計(jì)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種問題，根據(jù)這些問題是當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)或者是重新設(shè)計(jì)。經(jīng)過多次反復(fù)的計(jì)算與校核之后，尋求能夠相關(guān)要求的最佳設(shè)計(jì)方案?？梢?，這種設(shè)計(jì)方式具有重復(fù)性與主觀性，而且對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)人員也提出了較高的要求，設(shè)計(jì)人員豐富的經(jīng)驗(yàn)及其敏銳的判斷能力是決定設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵性要素。但是設(shè)計(jì)結(jié)果是經(jīng)由反復(fù)試驗(yàn)及驗(yàn)算之后而來，因此設(shè)計(jì)結(jié)果也存在著不確定性，通常與實(shí)際情況相背離。

(2)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方式。近幾年，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展越來越迅速，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于混凝土空心板橋加固設(shè)計(jì)當(dāng)中。再隨著結(jié)構(gòu)分析方式及技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元數(shù)值分析方法的應(yīng)用在一定程度上提升了橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式與分析方法。再加之計(jì)算機(jī)的高校運(yùn)算程序已經(jīng)逐步取代手工計(jì)算方式，使運(yùn)算效率與運(yùn)算準(zhǔn)確性都因此而得以有效的提升。當(dāng)前設(shè)計(jì)人員普遍使用的計(jì)算分析手段有梁格法、比擬正交異性板法、有限元法、鉸接板法等。在結(jié)構(gòu)分析相關(guān)理論逐漸完善的驅(qū)動(dòng)力下，各種分析方法也在逐漸的精確。同時(shí)，計(jì)算機(jī)的編程技術(shù)也朝著人性化和工具化的方向發(fā)展，各種軟件產(chǎn)品被開發(fā)出來并普及應(yīng)用。但是，這些計(jì)算方法同樣要求設(shè)計(jì)人員具備豐富的專業(yè)理論，因此也體現(xiàn)出較為明顯的復(fù)雜性，以至于成為許多大型工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的唯一設(shè)計(jì)軟件。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋加固設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1 設(shè)計(jì)方案分析

針對(duì)混凝土空心板橋的加固設(shè)計(jì)，筆者結(jié)合具體情況及自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)詳細(xì)計(jì)算和分析后得出如下方案。首先，對(duì)于混凝土空心板梁板底出現(xiàn)的橫向裂縫，以及箱梁腹板斜裂縫的加固處理，均采取粘貼鋼板加固法進(jìn)行。而對(duì)于其他的裂縫，則需根據(jù)實(shí)際的縫寬，結(jié)合施工地具體情況，選擇采取壓力灌漿封孔法或者是表面涂層封閉法。其次，對(duì)于橋梁空心板鉸縫出現(xiàn)的混凝土脫落與滲水情況，則需采取壓力注膠法從鉸縫的下部對(duì)混凝土空心板橋進(jìn)行粘鋼加固，即在空心板鉸縫處進(jìn)行錨固鋼板加固，使各板橫向之間的聯(lián)系更加密切，從而使其受力性能因此而得到改善。此外，針對(duì)混凝土空心板橋上部結(jié)構(gòu)加固，則需對(duì)混凝土空心板橋施加以橫向的預(yù)應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力鋼筋選擇上，在符合相關(guān)要求的前提下，可選擇使用預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋，以螺母錨固為主要方式，確保螺母同樣符合相關(guān)規(guī)定。

3.2 施工工藝分析

(1)錨桿墊板的粘貼工藝

錨桿墊板的粘貼主要從以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。第一步:對(duì)粘鋼區(qū)混凝土的表面進(jìn)行處理。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的定位情況，再結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的具體要求，于混凝土的表面部位畫上錨固墊板的位置大樣，然后將粘鋼區(qū)表層的砂漿鑿除，使混凝土充分外露出來，產(chǎn)生具有一定平整性的粗糙面。針對(duì)表面不平整的地方，還需以尖鑿將其輕鑿整平。接著還需將表面的浮漿清除，所選器材為鋼絲輪，將表層的松散物成功剔除之后，再以壓縮空氣將表面殘留的粉塵吹凈，即可以工業(yè)丙酮將表面拭擦干凈。第二步:膨脹螺桿的埋植需要打盲孔，而在鉆孔打盲孔之前，需測(cè)定預(yù)應(yīng)力的管道位置以及混凝土空心板橋底板的鋼筋位置，所選儀器為鋼筋保護(hù)層測(cè)定儀。以此方式防止鉆孔打盲孔的時(shí)候?qū)︻A(yù)應(yīng)力管道產(chǎn)生傷害，或者是碰擊到鋼筋。必須強(qiáng)調(diào)的是，鉆打深孔時(shí)，必須嚴(yán)格以設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容作為參照標(biāo)準(zhǔn)。第三步:以工業(yè)丙酮將粘鋼區(qū)鋼板及混凝土的表面進(jìn)行清洗處理之后，再于鋼板的粘貼面及混凝土的表面上涂抹粘鋼膠，涂抹時(shí)必須嚴(yán)格控制力度與厚薄，接著再將鋼板進(jìn)行粘貼。第四步:錨固墊板成功粘合之后，即可添加墊片并將螺母進(jìn)行緊固處理，以交替的方式將加壓螺桿擰緊。此時(shí)，剩出的粘鋼膠就會(huì)被擠出，密貼效果更佳明顯。與此同時(shí)，還需緩慢敲打鋼板，促使粘鋼膠保持極好的飽滿性。第五步:鋼板粘膠達(dá)到凝固狀態(tài)之后，還需用小錘輕擊鋼板，并仔細(xì)聆聽錘擊音響，從中判斷粘貼效果。假如錨固區(qū)有效粘結(jié)面積低于九成，則需重新進(jìn)行粘貼。

(2)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋梁底施工工藝

梁底施工也分五步進(jìn)行。第一步:下料，并將鋼筋表面的銹斑除去，清洗表面污物，再實(shí)施防腐措施。第二步:檢驗(yàn)錨固墊板，確定符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后，即可將預(yù)應(yīng)力鋼筋插入其中，在將端頭螺母安裝成功之后將其禁固處理。以小型的千斤頂作為施工器材實(shí)施單端張拉操作，張拉的順序設(shè)定為從中間擴(kuò)散到兩邊。第三步:在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉程序中，還需保證千斤頂?shù)闹鞲變?nèi)擁有充足的油量，當(dāng)鋼筋處于略緊狀態(tài)時(shí)，需要對(duì)千斤頂與錨母的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保千斤頂、錨具以及孔道的軸線始終處于吻合狀態(tài)。此外，還應(yīng)保證鋼絞線的受力維持均勻，當(dāng)鋼絞線達(dá)到初應(yīng)力0.1σk時(shí)，需要標(biāo)記實(shí)際伸長(zhǎng)量，再仔細(xì)查看是否存在著滑絲的情況。第四步:進(jìn)行張拉操作時(shí)，應(yīng)選擇單端張拉法，且升壓千斤頂時(shí)應(yīng)保持勻速。至控制應(yīng)力的時(shí)候，需進(jìn)行鳴號(hào)，保持張拉力穩(wěn)定。進(jìn)行五分鐘持荷的同時(shí)，對(duì)伸長(zhǎng)量進(jìn)行測(cè)量，查看與計(jì)算值之間的吻合度。第五步:張拉結(jié)束之后，以圓盤切割機(jī)將對(duì)于部分的鋼筋切除，并給予外露鋼筋防銹措施。

(3)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行防腐的施工工藝

首先以清洗劑作為原材料，清洗鋼筋表面的污物與銹跡，再以鋼絲刷對(duì)鋼筋進(jìn)行打磨，使其呈現(xiàn)出光澤的狀態(tài)。接著在鋼筋表面涂刷防銹油漆，以四層為最佳。涂抹程序?yàn)?環(huán)氧富鋅底漆(一層)——環(huán)氧云鐵中間漆(兩層)——丙烯酸聚氨脂面漆(一層)。

4 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋加固施工可以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，雖被廣泛應(yīng)用，但受其工藝復(fù)雜性的影響，實(shí)際操作過程當(dāng)中無法避免各種問題的發(fā)生。因此，在施工操作過程中，應(yīng)不斷增強(qiáng)相關(guān)施工人員的專業(yè)技能，改進(jìn)和完善預(yù)應(yīng)力相關(guān)技術(shù)，避免出現(xiàn)任何安全事故，提高施工整體質(zhì)量。

[1] 馬亞麗，王東威，李廣慧.基于單板受力的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋承載力評(píng)定[J].公路交通科技，2013，30(6):196-199.

[2] 陳淮，鄒旭巖，朱俊濤，王艷，錢輝.碳纖維布加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋極限承載力全過程分析[J].公路交通科技，2011，9(9):75-78.

[3] 謝國(guó)強(qiáng).探析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土空心板橋加固施工中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友，2011，4(4):81-82.

[4] 樂榮彪.預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋加固設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2011，37(36):154-155.