橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的關(guān)鍵技術(shù)

◎周韜

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的關(guān)鍵技術(shù)

◎周韜

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于貨物的交流效率要求越來(lái)越高，為了能夠有效提升我國(guó)鐵路、公路的承載水平，從而增加運(yùn)輸效率，可以通過(guò)提高運(yùn)輸車(chē)輛車(chē)軸重的方法來(lái)達(dá)到目的，但是當(dāng)車(chē)軸重量增加就會(huì)出現(xiàn)橋梁承載力不足的問(wèn)題，所以說(shuō)對(duì)于橋梁建筑過(guò)程中，體外預(yù)應(yīng)力加固法就是處理上述問(wèn)題的有效措施之一。本文就該點(diǎn)開(kāi)展對(duì)橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的研究，對(duì)于其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，為相關(guān)專(zhuān)業(yè)提供參考依據(jù)。

橋梁預(yù)應(yīng)力加固法關(guān)鍵問(wèn)題

混凝土橋梁的可靠性一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一，它的影響是存在與整個(gè)橋梁壽命周期內(nèi)的，所以說(shuō)無(wú)論是在橋梁施工的設(shè)計(jì)階段，還是在中期的建造階段以及后期的運(yùn)行階段，可靠性都是需要我們時(shí)刻注意的。對(duì)于目前我國(guó)鐵路橋梁情況來(lái)看，隨著橋梁運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，其主體結(jié)構(gòu)材料老化或者結(jié)構(gòu)損傷都是不可避免的問(wèn)題，伴隨而來(lái)的就是橋梁整體承載力的下降，所以在進(jìn)行橋梁預(yù)應(yīng)力加固法處理這些問(wèn)題的時(shí)候，我們首先要從橋梁本身的常見(jiàn)病害來(lái)分析，一般來(lái)講橋梁病害主要包括荷載疲勞損傷、混凝土碳化腐蝕以及鋼筋內(nèi)部腐蝕等。雖然通過(guò)研究掌握了一些處理方法，但是在實(shí)際工作當(dāng)中，還存在著一些難點(diǎn)，總結(jié)下來(lái)關(guān)鍵性技術(shù)有以下三點(diǎn)：

體外索力設(shè)計(jì)計(jì)算方面的問(wèn)題

相比較歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于橋梁工程當(dāng)中體外索力的理論研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)步，但是我國(guó)在橋梁工程中的理論研究還不成熟，沒(méi)有關(guān)于鐵路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闃蚵方Y(jié)構(gòu)極限計(jì)算標(biāo)注與普通的公路設(shè)計(jì)存在較大的差異，所以目前我國(guó)鐵路橋梁仍然采用容許應(yīng)力法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，故體外索力設(shè)計(jì)計(jì)算必須與現(xiàn)行規(guī)范相適應(yīng)。

除此之外，計(jì)算加固后橋梁在極限狀態(tài)下的體外索力必須確定極限應(yīng)力增量的大小，因?yàn)槎涡?yīng)的非線(xiàn)性使得準(zhǔn)確求解應(yīng)力增量變得很困難，國(guó)內(nèi)外研究者提出多種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，但不同方法計(jì)算的精度和簡(jiǎn)便程度不同，所以根據(jù)鐵路混凝土橋梁特點(diǎn)合理選用簡(jiǎn)化計(jì)算方法是鐵路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固需要解決的問(wèn)題之一；再者，體外索力設(shè)計(jì)值的大小必須滿(mǎn)足橋梁的剛度和變形性能，但對(duì)使用階段存在裂縫的混凝土橋梁，在體外索力和荷載作用下的剛度因裂縫閉合、張開(kāi)而發(fā)生變化，這使得上拱度和撓度的計(jì)算復(fù)雜化，因而將剛度視作恒定值造成體外索力檢算上出現(xiàn)較大的誤差。

體外預(yù)應(yīng)力錨具及索體結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

首先，在橋梁進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固法時(shí)，我們要明確它是由體外索和錨具等工具組合起來(lái)的工具，所以在實(shí)際施工過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)錨固質(zhì)量問(wèn)題，比如錨固滑絲、斷絲等現(xiàn)象，這些問(wèn)題都對(duì)施工質(zhì)量和安全有著很大的影響，因此在施工之前要對(duì)施工工具、人員技術(shù)進(jìn)行整體培訓(xùn)提高；另外對(duì)于上述提到的體外索、錨具等工具不能從不同生產(chǎn)廠家進(jìn)行采購(gòu)，這樣能夠保證質(zhì)量的統(tǒng)一化。

其次，在橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法時(shí)要保證施工工藝正確，比如保證錨具橫截面以及支撐面與體外索方向垂直，這樣能夠保證錨具的受力均勻，雖然在實(shí)際加固過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，但是主要取決于施工工人的施工水平，所以偏差不大可以忽略；另外在加固過(guò)程中由于固定式錨具在安裝完畢后無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)因?yàn)槭芰^(guò)大發(fā)生折彎現(xiàn)象，影響加固質(zhì)量，所以對(duì)于這些錨具要經(jīng)常性檢查，保證其施工質(zhì)量。

最后，在鐵路橋梁當(dāng)中，對(duì)于承載力較大的橋梁進(jìn)行加固時(shí)一般會(huì)在錨固裝置支持面設(shè)置千斤頂張拉裝置，提高加固過(guò)程中橋梁的承載力，但是對(duì)于T型簡(jiǎn)支梁來(lái)說(shuō)，由于空間狹小，不足以安防千斤頂，因此當(dāng)錨固點(diǎn)設(shè)置在梁端時(shí)造成無(wú)法張拉。

對(duì)錨固裝置與混凝土梁體的錨固連接性能研究不足

對(duì)于橋梁外預(yù)應(yīng)力加固法來(lái)說(shuō)，體外索與混凝土梁體的連接是它的關(guān)鍵性指標(biāo)，也是體外預(yù)應(yīng)力施工的主要部分，所以如果在施工過(guò)程中發(fā)生承載力不足等現(xiàn)象，就會(huì)給施工人員帶來(lái)巨大的施工施工，故一定要保證加固結(jié)構(gòu)的安全可靠。

橋梁預(yù)應(yīng)力加固法關(guān)鍵技術(shù)

體外預(yù)應(yīng)力加固體系設(shè)計(jì)原則

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計(jì)必須要結(jié)合我國(guó)的鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)，同時(shí)還要同我國(guó)已有的橋梁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，結(jié)合這些要求，我國(guó)橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計(jì)原則主要有兩個(gè)方面：

第一，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法在安裝過(guò)程中應(yīng)該保證安裝過(guò)程的迅速，特別是在鐵路橋梁施工過(guò)程中，因?yàn)殍F路橋梁對(duì)于運(yùn)輸?shù)挠绊懞艽螅瑢?duì)于運(yùn)輸單位經(jīng)濟(jì)效益影響也很大，所以在進(jìn)行橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要考慮到施工期間對(duì)于鐵路運(yùn)輸以及經(jīng)濟(jì)效益的影響，如果時(shí)間過(guò)久，就會(huì)帶來(lái)比較大的負(fù)面影響，那么這種加固方案設(shè)計(jì)也肯定不會(huì)被建設(shè)方所接受。

其次，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法應(yīng)該盡量避免采取大型機(jī)械，一方面是因?yàn)槭┕こ杀镜挠绊懀钪饕菍?duì)已有橋梁結(jié)構(gòu)的一種保護(hù)，通過(guò)采取小型化或者組合型施工機(jī)械，能夠加快施工進(jìn)度，是施工操作變得簡(jiǎn)單起來(lái)，這也是橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的主要原則之一。

體外預(yù)應(yīng)力體系錨固點(diǎn)位置

通過(guò)上述分析我們了解到了橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計(jì)原則，那么在實(shí)際施工過(guò)程當(dāng)中有些具體的加固位置需要我們注意，下面我們就逐一進(jìn)行分析：

首先是梁頂錨固，一般錨固位置位于橋面板或者是橋梁頂端，通過(guò)橋梁或者梁端的混凝土來(lái)承受外部的荷載，這里需要我們注意，如果錨固點(diǎn)位于后者，也就是梁端時(shí)，在施工過(guò)程中需要較長(zhǎng)時(shí)間的交通阻礙；

其次是腹板錨固，與梁頂錨固不同，腹板錨固主要通過(guò)梁體之間的承接來(lái)傳接外力，接觸部位的結(jié)構(gòu)主要承受剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力；

最后就是兩端錨固，一般梁端錨固是位于梁端腹部下部，通過(guò)鋼板與混凝土的高強(qiáng)度連接來(lái)承擔(dān)外部荷載；或者依靠梁端混凝土的抗壓能力來(lái)承擔(dān)外部荷載作用。

上述三種方法是橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法當(dāng)中的一些主要加固位置，對(duì)比來(lái)看，從加固效果方面是梁端以及腹部加固更具優(yōu)勢(shì)，主要原因是錨固點(diǎn)在梁端或者腹部時(shí)，其處在梁體剪切應(yīng)力最大區(qū)域內(nèi)，這樣一方面能夠提高鐵路橋梁的荷載承載極限狀態(tài)，另一方面還能夠便于安裝施工，加快施工進(jìn)度。

綜上所述，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法對(duì)于橋梁承載力不足的問(wèn)題進(jìn)行比較有效的解決，本文通過(guò)對(duì)橋梁體外預(yù)應(yīng)力的關(guān)鍵技術(shù)以及問(wèn)題進(jìn)行了分析，提供了相應(yīng)的技術(shù)方案，旨在為相關(guān)橋梁施工專(zhuān)業(yè)提供可以參考的理論依據(jù)。

（作者單位：湖南順天建設(shè)集團(tuán)有限公司）