體外預(yù)應(yīng)力在舊橋加固中的應(yīng)用探討

張海元

摘 要：體外預(yù)應(yīng)力能夠達(dá)到消除裂縫，減小梁體下?lián)?，改善結(jié)構(gòu)各個(gè)截面應(yīng)力狀態(tài)的作用，因而被廣泛應(yīng)用于舊橋加固?；诖?，本文對(duì)體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了概述，結(jié)合工程實(shí)例，提出了加固方案，重點(diǎn)對(duì)波紋管與轉(zhuǎn)向器鋼管接口處理、預(yù)應(yīng)力張拉等內(nèi)容作了介紹。通過(guò)應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力，可提高橋梁承載力，保證工程使用安全。

關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力；舊橋加固；優(yōu)點(diǎn)；張拉

中圖分類號(hào)：U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0100-01

由于資金等原因，我國(guó)早些年修建的舊橋荷載偏低、寬度偏小，且成為了交通運(yùn)輸中的潛在隱患，而對(duì)這些舊橋如全部推倒重建，既不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)，更不現(xiàn)實(shí)。所以必須重視對(duì)舊橋的加固，提高其承載力及耐久性，而研究與之有關(guān)的加固方法則是其實(shí)行的重要前提。

1 體外預(yù)應(yīng)力概述

1.1 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)的內(nèi)置預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)而言，其在工程應(yīng)用中存在顯著的優(yōu)勢(shì)，主要有以下幾點(diǎn)：（1）體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)只在錨固端相連，故應(yīng)力變化值小，能減少摩阻損失，提高預(yù)應(yīng)力使用效率；（2）體外索可隨時(shí)更換和調(diào)整，便于試用期間的維護(hù)修補(bǔ)，并且根據(jù)橋梁病害程度可選擇全橋加固，也可進(jìn)行局部加固；（3）體外預(yù)應(yīng)力的錨固構(gòu)件小，自重增加少，能調(diào)節(jié)原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，提高舊橋的承載能力和結(jié)構(gòu)剛度，并能有效控制原結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度。

1.2 加固原理

體外預(yù)應(yīng)力加固通常采用粗鋼筋、鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲等材料作為施力工具，并置于結(jié)構(gòu)構(gòu)件之外，同時(shí)通過(guò)體外預(yù)應(yīng)力索體施加預(yù)應(yīng)力，可達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。其次其索體多采用折線形連續(xù)筋，通過(guò)在梁中間部分布置在腹板兩側(cè)并靠近梁底，且在距梁端一定距離處向上彎起，可形成由被加固構(gòu)件與下?lián)问嚼鹘M成的復(fù)合超靜定結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)隨著荷載不斷增大，預(yù)應(yīng)力通過(guò)拉筋與梁連接的錨固點(diǎn)和支撐點(diǎn)反作用傳遞給梁體，在預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的等效反力作用下，由于梁正截面受壓，促使在其工作狀態(tài)下形成壓彎構(gòu)件，從而產(chǎn)生與外荷載方向相反的彎矩，最終使原梁內(nèi)受拉鋼筋應(yīng)力減小。

2 工程實(shí)例

該連續(xù)剛構(gòu)橋于1994年建成通車，主橋跨徑組合為（45+2×75+45）m，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋，引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。橋面總寬18.0m，雙向四車道，橋面布置為0.5m（防撞護(hù)欄）+17.0m（行車道）+0.5m（防撞護(hù)欄）。設(shè)計(jì)荷載：汽-20級(jí)，掛-100。該橋自竣工交付使用以來(lái)，大橋交通量增長(zhǎng)迅速，由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，超載車較多等因素，主橋箱梁頂板底面存在眾多縱向裂縫，主要集中在箱梁中線附近；箱梁內(nèi)側(cè)腹板共發(fā)現(xiàn)多條斜向裂縫，大部分位于10#施工節(jié)段附近；箱外腹板發(fā)現(xiàn)斜向、豎向裂縫，未裂穿腹板；箱梁第14#～17#跨箱內(nèi)橫隔板均出現(xiàn)豎向裂縫，主要分布于橫隔板人洞頂部。根據(jù)研究分析，主橋箱梁加固采用體外預(yù)應(yīng)力束加固方法。

3 箱梁錨固段與漸變段施工方案

本橋加固采用體外預(yù)應(yīng)力加固，主要在箱梁腹板段通過(guò)植筋綁筋并澆筑C50自密實(shí)混凝土，使其與舊混凝土結(jié)合，同時(shí)在新增腹板內(nèi)預(yù)設(shè)鋼絞線，通過(guò)張拉新增段混凝土把力傳遞到舊橋上。其次體外索的張拉力主要集中在梁的兩端（腹板新增的錨固端），C50自密實(shí)混凝土到28天后，混凝土強(qiáng)度需達(dá)到58.6Mpa，當(dāng)張拉時(shí)，混凝土的強(qiáng)度需達(dá)到58.60.85Mpa，腹板新增錨固段應(yīng)長(zhǎng)1.8m，寬0.56m，高0.742m，鋼筋為HRB335熱扎螺紋鋼筋，且鋼筋性能要滿足《鋼筋混凝土用熱軋帶助鋼筋》中的相關(guān)規(guī)定，而錨固段預(yù)埋鋼筋與翼緣板原橋鋼筋需綁扎在一起，以使新混凝土能更好的和原橋混凝土融合在一起，達(dá)到共同受力的目的。另外為了分散錨固段的張拉力，可將漸變段與錨固段同時(shí)施工，以構(gòu)成張拉端，但需嚴(yán)格控制種植鋼筋和C50自密實(shí)混凝土的質(zhì)量，如果張拉較大，可在錨墊板處預(yù)埋鋼板或在澆筑混凝土后，在張拉端部粘貼鋼板來(lái)分散張拉力。

4 體外預(yù)應(yīng)力在舊橋改造中的運(yùn)用

4.1 波紋管與轉(zhuǎn)向器鋼管接口處理

波紋管安裝前，轉(zhuǎn)向器鋼管的兩端應(yīng)分別套一個(gè)長(zhǎng)度為200mm、內(nèi)徑150mm的PVC波紋管，然后再安裝內(nèi)徑的波紋管，同時(shí)包裹鋼絞線的波紋管外徑應(yīng)為105mm，但要注意內(nèi)徑較大的波紋管應(yīng)把鋼管和內(nèi)徑較小的波紋管套在一起，本項(xiàng)目?jī)?nèi)徑較大的波紋管與鋼管接觸長(zhǎng)度為75mm，加之轉(zhuǎn)向器鋼管端部距離最近的鋼板只有80mm，因此與內(nèi)徑較小波紋管接觸長(zhǎng)度為125mm。之后由內(nèi)徑較大波紋管兩端向內(nèi)部噴射高強(qiáng)度化學(xué)膨脹劑，同時(shí)采用兩個(gè)鐵環(huán)套在內(nèi)徑較大波紋管兩端并進(jìn)行固定，最后需在內(nèi)徑較大的波紋管兩端涂抹一層高強(qiáng)度植筋膠。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力張拉

本項(xiàng)目起初采用先張法進(jìn)行張拉，且其預(yù)應(yīng)力張拉后不需要孔道壓漿，張拉后直接澆筑C50自密實(shí)混凝土能使其與鋼絞線結(jié)合良好，預(yù)應(yīng)力損失較小，但施工中發(fā)現(xiàn)其張拉力全部由錨固段承受，張拉過(guò)程出現(xiàn)錨固段混凝土開(kāi)裂的情況，安全系數(shù)較低，且對(duì)鋼束的質(zhì)量要求高，增加了施工成本。其次張拉后的箱梁腹板正常段澆筑C50自密實(shí)混凝土后，其澆筑的混凝土不能承受張拉力，相當(dāng)于張拉后給橋梁增加了上百噸的荷載，加固后的整體效果不明顯。因此為了加強(qiáng)本工程橋梁受力情況，后改為后張法方式（工藝如圖1所示）。

4.3 穿布鋼絞線

為保證施工安全和施工質(zhì)量，先張法改成后張法后，其需要把鋼絞線全部抽出，然后安裝波紋管，但由于鋼筋布置比較密集，安裝波紋管需要從鋼筋預(yù)留的空間穿布，而鋼制波紋管彎曲性不好，所以應(yīng)使用柔韌性較好的波紋管，并且還需把波紋管與轉(zhuǎn)向器鋼管的接口徹底密封，以防止在澆筑混凝土?xí)r漿液流入波紋管內(nèi)部。其次采用穿束機(jī)穿布鋼絞線容易將波紋管穿破，所以必須人工穿布，并采用抗拉強(qiáng)度較大的細(xì)鋼絲繩圍成一周，以使其與鋼絞線兩端捆綁在一起，之后鋼絲繩需圍繞在一個(gè)鋼制的轆爐上，通過(guò)人工旋轉(zhuǎn)轆爐，以將鋼絞線從一端拉到另一端，最后需要安排人聽(tīng)音，以確定鋼絞線的位置，一旦鋼絞線被卡或頂住波紋管時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，直到所有鋼絞線全部穿布完成。

4.4 澆筑混凝土

本工程在腹板新增段澆筑混凝土?xí)r由于沒(méi)有輸送混凝土的通道，因此需在箱梁翼緣板與腹板加厚段連接的范圍內(nèi)每隔1.5m，打長(zhǎng)寬為10mm*20mm的通孔，但應(yīng)注意保留原橋鋼筋，且每?jī)蓚€(gè)通孔之間打直徑為16mm的排氣孔2個(gè)，以方便觀測(cè)腹板混凝土是否澆筑完成，同時(shí)澆筑C50自密實(shí)混凝土理論上不需用振動(dòng)棒振搗，但施工現(xiàn)場(chǎng)最好適當(dāng)振搗，這樣可使新舊混凝土接觸良好，并能使混凝土更好的包裹鋼筋，使其澆筑面較為平整。另外在澆筑混凝土前必須做塌落度實(shí)驗(yàn)，在確定混凝土塌落度達(dá)到要求后才能進(jìn)行施工。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，體外預(yù)應(yīng)力加固可改善舊橋應(yīng)力狀況、提高承載能力、降低鋼筋應(yīng)力幅值及控制裂縫發(fā)展，因此加強(qiáng)對(duì)其技術(shù)的運(yùn)用，可促進(jìn)橋梁承載力提升，保障橋梁運(yùn)行質(zhì)量，且從工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，其具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]常海芹.體外預(yù)應(yīng)力在舊橋加固中的應(yīng)用[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2009（06）.

[2]趙爽.體外預(yù)應(yīng)力在舊橋加固中的應(yīng)用[J].山西建筑，2008（27）.