體外預應力加固技術(shù)在橋梁加固中的應用

謝金齊+李靜+黃鎮(zhèn)

摘 要：由于服役多年的連續(xù)剛構(gòu)橋梁大多表現(xiàn)出跨中下?lián)线^大、主梁混凝土普遍開裂等病害，本文結(jié)合工程實例對體外預應力加固技術(shù)在橋梁加固中的具體應用進行介紹分析，為類似橋梁加固工程設計、施工提供參考。

關(guān)鍵詞：體外預應力 張拉 維修加固

1.體外預應力體系

1.1體外預應力加固技術(shù)的特點

體外預應力加固技術(shù)就是利用增加設置在原有混凝土結(jié)構(gòu)外部的預應力筋給混凝土施加額外的預應力（如圖1）。在橋梁加固中該技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：

（1）預應力筋布置簡單，結(jié)構(gòu)受力清晰，預應力筋僅通過錨固塊和轉(zhuǎn)向塊與橋梁結(jié)構(gòu)連接，預應力損失小。

（2）可根據(jù)需要靈活布置預應力筋，既進行全橋加固，也可進行局部加固。

（3）體外預應力錨固結(jié)構(gòu)一般尺寸較小，相對增加截面加固法整個體系自重輕，橋梁加固后帶來的自重載荷小，結(jié)構(gòu)承載能力提高空間大。

（4）新型體外索可進行整體更換，便于維護，同時了降低再次更換的費用。

（5）與其它加固技術(shù)相比較，需要的人力物力資源更少，需要的設備較少，成本低。

（6）對于現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)的負面影響較小，不僅適用于簡支梁橋梁結(jié)構(gòu)，也符合大型連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)施工要求。

1.2體外預應力體系的組成

常規(guī)體外預應力體系包括：預應力筋，錨具，錨固、轉(zhuǎn)向裝置，減震裝置，防護體系。預應力筋包括鋼絲繩（網(wǎng)）、預應力鋼筋、光面鋼絞線、無粘結(jié)鋼絞線、環(huán)氧噴涂鋼絞線、平行鋼絲、成品索等。無粘結(jié)鋼絞線，環(huán)氧噴涂鋼絞線耐腐蝕性能好。預應力筋作為體外預應力體系的主要構(gòu)成部分，應具備高強度及低松弛、優(yōu)良的塑性和使用性能、可靠的耐腐蝕性及耐久性能等特性。

1.3體外預應力筋的張拉

針對不同的體外預應力筋材料類型及布置形式，有不同的張拉收緊方式。根據(jù)張拉收緊的機具不同可分為千斤頂張拉法，電熱張拉法，手拉葫蘆張拉法，橫向收緊張拉法。對于常用的鋼絞線通常采用千斤頂張拉法。根據(jù)錨具的不同及具體的要求，又可分為單根鋼絞線張拉法和整體張拉法。

1.4體外索的防護

采用體外預應力加固一旦體外索出現(xiàn)破壞情況，橋梁將出現(xiàn)不能承受的破壞。體外索對結(jié)構(gòu)的安全顯的尤為重要。對于普通鋼絞線，常設置在PE套管內(nèi)，張拉結(jié)束后，在套管內(nèi)灌注水泥漿進行防護；對鋼絲繩（網(wǎng)），在張拉錨固完成后，常用噴涂水泥砂漿進行防護；而對噴涂環(huán)氧鋼絞線及成品體外索，一般不需進行額外的防護。

2.加固實例2.1橋梁簡介

浙江某大橋全長304.86m，跨徑布置：3×20m+（20+40+60+40+20）m+3×20m，橫向布置：2×（護欄0.5+非機動車道3.0+護欄0.25+行車道8.5+中央隔離帶2.5/2）=27m。橋型布置見圖2。

兩側(cè)引橋上部結(jié)構(gòu)均采用三孔T型截面連續(xù)梁，橫向由五片預應力混凝土T梁組成，梁高1.45m，梁間中心距為5.3m。每個腹板縱向設6束7φj15.24高強低松弛鋼絞線，Rby=1860MPa，張拉控制力 1368.7KN，錨具型號為OVM15-7。T梁采用40#混凝土。經(jīng)過多年運營、引橋腹板、翼板都存在較多裂縫，其中腹板裂縫以豎向、斜向為主，在T梁端部和中部均有分布，長度介于25cm～158cm之間，寬度介于0.03mm～0.26mm之間。

2.2加固方案

本項目采用體外預應力技術(shù)加固引橋上部結(jié)構(gòu)，每片T梁兩側(cè)各增加2束9*φj15.24-1860級鋼絞線，張拉控制應力1395MPa，錨具采用OVM15-9。鋼絞線沿T梁側(cè)面按設計曲線線形布置。預應力筋3跨連續(xù)布置。通過張拉新增加的預應力筋實現(xiàn)橋梁體外預應力加固。為保證曲線線形并固定鋼絞線位置，在T梁側(cè)面跨中梁底位置設置二個轉(zhuǎn)向塊。鋼絞線的兩端頭穿過梁端新增的齒板進行錨固。張拉時采用兩端分級張拉的方式進行，以減小預應力損失。

3.加固施工工藝

加固施工工藝流程如下：齒塊、轉(zhuǎn)向塊放樣→種植鋼筋→齒塊、轉(zhuǎn)向塊混凝土澆筑→安裝HDPE外套管→預應力筋準備→安裝預應力筋→安裝預應力錨具→張拉預應力筋→管道壓漿→封錨。

（1）種植鋼筋。在外預應力錨固齒塊及轉(zhuǎn)向塊錨固鋼筋位置設計時應避開橋梁現(xiàn)有的預應力管道的位置?？蓞⒖紭蛄嚎⒐D紙或者進行現(xiàn)場探查以確定現(xiàn)有預應力鋼筋的位置。在施工時應隨時注意鉆孔情況，發(fā)現(xiàn)梁體內(nèi)的預應力應及時停止施工并匯報。梁體上鉆孔完成的孔，應及時進行清孔、植筋施工，避免梁體上同時鉆孔過多。對鉆孔過程遇到鋼筋而導致深度不夠產(chǎn)生的廢孔，應盡快使用高強環(huán)氧膠進行填塞，封堵。

（2）齒塊、轉(zhuǎn)向塊混凝土澆筑。澆筑前應檢查齒塊、轉(zhuǎn)向塊模板安裝情況。齒塊為體外預應力體系的錨固位置，承受較大的壓應力和剪切應力。該位置鋼筋、植筋布置較為密集，混凝土澆筑、振搗時應尤其注意控制混凝土的密實度，不得出現(xiàn)孔洞、蜂窩現(xiàn)象。澆筑過程中有漏漿、漲模情況時應及時處理。

（3）管道安裝。采用HDPE管道，安裝時應利用定位箍筋固定牢固。管道對接時接口應密封。

（4）預應力筋準備。下料長度應考慮工作長度，千斤頂長度，張拉施工長度等。應用鋼筋切斷機截斷應力筋，不得使用電弧焊燒斷預應力筋。

（5）預應力束安裝。為提高安裝效率，單根鋼絞線通過工裝固定為整束，工裝上設置牽引吊耳。對鋼絞線進行編號，并對兩端的錨具孔進行編號。在鋼絞線安裝完成后按照同樣的對應關(guān)系安裝錨具，以避免出現(xiàn)鋼絞線交叉、打攪的情況。在T梁端部設置1t卷揚機，鋼絲繩通過導向穿過金屬波紋管后，連接工裝上的牽引吊耳。啟動卷揚機，通過卷揚機牽引整束鋼絞線穿過預應力波紋管。

（6）預應力束的張拉。鋼絞線長度為56m，且為曲線布置，張拉過程中采用兩端同時張拉的方式，張拉以應力控制為主，以鋼絞線伸長量為校核。本項目張拉控制應力為1390MPa，單束張拉力為2289KN，施工中采用300t液壓千斤頂采用漂浮體系進行整體張拉。通過現(xiàn)場測量，伸長量與理論值偏差為2%，滿足規(guī)范6%的要求。

（7）管道注漿。注漿在預應力筋張拉完成后48h內(nèi)進行。在預應力管道每個波峰位置安裝排氣閥，在每個波谷位置安裝排水閥。同一預應力孔道壓漿應持續(xù)進行直至完成注漿。注漿時在排水孔、排氣孔有與注入漿液同濃度的漿液流出后封閉排氣孔，穩(wěn)壓不少于2min后完成注漿。

（8）錨頭防護。體外索張拉完成后，按照設計要求澆筑封錨砂漿以保護錨頭。

4.加固效果

施工完成后對橋梁進行了檢測，通過與加固前對比發(fā)現(xiàn)，橋梁整體性能得到了改善，梁體強度和剛度得到了提高，達到了加固目的，加固后橋梁滿足使用要求?？偨Y(jié)體外預應力加固技術(shù)，其優(yōu)點如下：

（1）施工簡單，受力明確，經(jīng)濟合理，適用于大多數(shù)橋梁。

（2）能有效的加固橋梁，混凝土裂縫發(fā)展得到了抑制甚至寬度減小、T梁擾度明顯減小，橋梁耐久性得到增強。

（3）體外索轉(zhuǎn)向塊、齒塊的設計、施工是體外索加固技術(shù)的重點，是避免體外索斷絲、錨固失效的關(guān)鍵。

（4）根據(jù)選用的材料不同，體外索的防護是體外索加固體系耐久性的關(guān)鍵，應根據(jù)不同的材料選用合適的防護方法。

參考文獻：

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