梁式橋梁加固中體外預(yù)應(yīng)力工藝的應(yīng)用

涂偉標(biāo)

（江西省公路橋梁工程有限公司，江西南昌330029）

0 引言

梁式橋梁加固作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到加固工程中，可以提高梁式橋梁整體的穩(wěn)定性。因此，對體外預(yù)應(yīng)力工藝的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析、了解體外預(yù)應(yīng)力工藝技術(shù)的操作形式、掌握技術(shù)要點(diǎn)，對推進(jìn)梁式橋梁工程加固有著很重要的幫助。

1 梁式橋梁加固工程設(shè)計(jì)的主要原則

一是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢測。梁式橋梁的結(jié)構(gòu)形式都是比較獨(dú)特的，需要結(jié)合實(shí)際情況做出區(qū)分，從功能、承載性能、耐久性等方面展開分析，了解不同梁式橋梁之間的差異，在加固設(shè)計(jì)前需要檢測橋梁病害及損壞程度，了解形成原因，再根據(jù)需要進(jìn)行評價(jià)與分析，從而了解到梁式橋梁運(yùn)行的實(shí)際情況，這為后續(xù)方案的制定提供了基礎(chǔ)。二是梁式橋梁加固設(shè)計(jì)與加寬設(shè)計(jì)應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行。梁式橋梁加固環(huán)節(jié)，應(yīng)盡量和加寬環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，但是在梁式橋梁寬度相對較小的情況下，則應(yīng)盡量聯(lián)合加寬的結(jié)構(gòu)，以分散梁式橋梁的荷載，從而達(dá)到加固效果提升的目的。一般來說，梁式橋梁的加固設(shè)計(jì)要和加寬設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，在寬度設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須做好全面的管理和控制，以免發(fā)生新、舊梁式橋梁連接不合格的情況。三是同時(shí)采用多種補(bǔ)強(qiáng)加固的方式。梁式橋梁加固的方式主要通過配筋設(shè)置及結(jié)構(gòu)尺寸的增加，來增強(qiáng)薄弱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，促進(jìn)加固效果和性能的提升。也可以通過改變結(jié)構(gòu)受力體系的方式，結(jié)合實(shí)際情況做出內(nèi)力調(diào)整的處理，以減小梁式橋梁的負(fù)載影響，降低梁式橋梁的負(fù)荷，達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的效果[1]。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的基本原理

梁式橋梁加固過程中，加固技術(shù)的類型較多，其中主動(dòng)加固技術(shù)的效果比較好。通過新、舊混凝土聯(lián)合的方式可以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的效果，保證結(jié)構(gòu)性能符合要求，提高結(jié)構(gòu)的承載力。一般會(huì)選擇應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行梁式橋梁上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力調(diào)整，達(dá)到抗變形的效果。梁式橋梁的加固施工環(huán)節(jié)應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固施工時(shí)，在確保原結(jié)構(gòu)和應(yīng)力條件不會(huì)發(fā)生任何改變的情況下，會(huì)增加混凝土材料的使用量。這是因?yàn)樾略黾拥幕炷敛牧铣煞趾驮炷两Y(jié)構(gòu)的變形情況不同，如果發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題，即使不能達(dá)到最佳的極限狀態(tài)，也能夠通過增加結(jié)構(gòu)尺寸的方式滿足運(yùn)行要求，保證結(jié)構(gòu)整體性能符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，使得加固后的梁式橋梁運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固方式，可以提高橋梁的結(jié)構(gòu)性能，確保梁式橋梁的運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)任何問題[2]。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固施工的工藝特點(diǎn)

在對梁式橋梁進(jìn)行加固施工時(shí)，要結(jié)合不同病害和損壞程度來進(jìn)行，加固技術(shù)的選擇要符合實(shí)際情況，滿足提升梁式橋梁結(jié)構(gòu)性能的要求，可以靈活使用多種加固技術(shù)與措施，以保證實(shí)際應(yīng)用效果合格。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)具備較高的優(yōu)勢，它可以根據(jù)不同病害和損壞的情況展開處理，改善橋梁的薄弱結(jié)構(gòu)部分，具備較高的靈活性。即使是連續(xù)性的施工，該技術(shù)的體外索聯(lián)合錨固位置，也能夠把摩擦阻力降到最低，不會(huì)因?yàn)楹奢d的存在而發(fā)生應(yīng)力分散的情況，保證應(yīng)力筋能夠滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。這一方式的應(yīng)用，還可以減小應(yīng)力變化值，這不僅可以提高體外索的利用率，還能夠有助于提升受力結(jié)構(gòu)的性能?？紤]到施工變化特點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)在梁式橋梁加固施工中，還可以對橋下凈空、跨徑以及結(jié)構(gòu)美觀性的提升產(chǎn)生一定的積極作用。與其他加固技術(shù)進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn)，體外預(yù)應(yīng)力體系的自重較小，并不需要其他加固措施就可以滿足施工要求，因而加固成本比較低[3]。

4 工程概況

某混凝土連續(xù)梁式橋梁的總長度為1500m，橋面寬15m，設(shè)計(jì)為雙向八車道的形式，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在明顯差異。其上部設(shè)計(jì)為掛孔狀懸臂T 梁結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸經(jīng)過嚴(yán)格控制，截面設(shè)計(jì)為雙向、雙室結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，掛孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為T 形，跨度尺寸為25m，長度為24.31m。經(jīng)過技術(shù)人員對梁式橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測后發(fā)現(xiàn)，梁式橋梁的第一跨、第四跨的結(jié)構(gòu)上都存在著比較多的橫向裂縫與縱向裂縫，其中縱向裂縫的問題更加嚴(yán)重，裂縫最寬處可達(dá)1.6mm，并且已經(jīng)逐步延伸到箱梁外部的腹板結(jié)構(gòu)上。在體外預(yù)應(yīng)力加固施工開始前，技術(shù)人員必須進(jìn)行梁式橋梁結(jié)構(gòu)的荷載試驗(yàn)檢測，檢測發(fā)現(xiàn)，該斷面的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)并不是全部都在1 以內(nèi)，這說明該梁式橋梁結(jié)構(gòu)的受力條件和運(yùn)行狀況是基本正常的，但安全性儲(chǔ)備卻比較小，承載性能會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢；此外，該梁式橋梁結(jié)構(gòu)的撓度系數(shù)在1 以上，這說明剛度相對較差，并不能達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。通過對各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)的分析，技術(shù)人員決定選擇采用體外預(yù)應(yīng)力加固的施工方式對該梁式橋梁進(jìn)行處理，以保證其結(jié)構(gòu)的性能合格。

4.1 體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)造措施

考慮到此次梁式橋梁的結(jié)構(gòu)特性和標(biāo)準(zhǔn)要求，需要在箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)置預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)措施，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能滿足要求，從而達(dá)到加固的效果。主要的加固施工方式如下：應(yīng)用C50 混凝土制作錨固齒板結(jié)構(gòu)，將錨固段及主箱的松散結(jié)構(gòu)混凝土清理干凈，然后應(yīng)用直徑22mm 的FRB 鋼筋，將其植入到錨固結(jié)構(gòu)上，深度為30cm；選擇直徑為14.52mm 的無黏結(jié)型鋼絞線，其抗拉強(qiáng)度為1860MPa、抗拉控制應(yīng)力為1131MPa；選擇使用單端張拉的方法進(jìn)行鋼束張拉試驗(yàn)檢測，且張拉段和錨固段分別預(yù)留50mm 和100mm 的長度，并將外露的材料進(jìn)行防腐、防銹處理。在預(yù)應(yīng)力筋的外部套上直徑為110mm 的PE 管，然后涂抹黃油進(jìn)行防腐處理，并保持安全距離[4]。

4.2 混凝土錨塊的應(yīng)用

原梁式橋梁結(jié)構(gòu)表面的混凝土是比較粗糙的，在加固施工前，必須進(jìn)行表面的打磨與鑿毛處理，確保表面達(dá)到光滑度、整潔度要求，且不會(huì)存在任何混凝土碎渣后才能投入使用。然后，應(yīng)用鉆機(jī)開展鉆孔作業(yè)，各項(xiàng)參數(shù)經(jīng)過檢驗(yàn)之后開始進(jìn)行橫向剪切處理，再使用刷子做進(jìn)一步的清理工作。處理結(jié)束后，開始混凝土和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的澆筑施工。

4.3 鋼錨塊的應(yīng)用

對于運(yùn)營時(shí)間較長的梁式橋梁，通常都會(huì)選擇使用摩擦力鋼錨塊，應(yīng)用剪力鍵錨塊的結(jié)構(gòu)，鋼錨塊制作結(jié)束后要做好標(biāo)識(shí)，并按照要求存放至規(guī)定地點(diǎn)，然后再開始混凝土的鋪放施工。一般來說，長期存放容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)活性下降，無法和原結(jié)構(gòu)融合形成整體的結(jié)構(gòu)形式，可以在靜置一定時(shí)間后，在表面鋪灑一層濕潤的材料，保證其活性符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了使鋼錨塊和梁式橋梁的截面結(jié)構(gòu)有效黏合，形成整體，必須植入鋼筋結(jié)構(gòu)，通過螺栓進(jìn)行加固處理[5]。

4.4 預(yù)應(yīng)力檢測

體外預(yù)應(yīng)力梁式橋梁加固施工技術(shù)的效果，會(huì)因?yàn)楹芏嘁蛩氐母蓴_和影響而發(fā)生變化。在體外預(yù)應(yīng)力加固施工環(huán)節(jié)中，體外索被設(shè)置到梁式橋梁橫截面的外側(cè)，這對于防腐要求較高，同時(shí)受外部環(huán)境的侵蝕也較為明顯。在該技術(shù)的操作階段，要按照體外預(yù)應(yīng)力工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求，對涉及的施工參數(shù)進(jìn)行全面核對，確保預(yù)應(yīng)力的作用效果能夠全面地發(fā)揮出來，以提升梁式橋梁工程的整體性能。

5 高速公路橋梁工程常見病害問題

5.1 腐蝕問題

對于橋梁來說，腐蝕問題應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。通常情況下，此類問題單從橋梁外觀即能發(fā)現(xiàn)。常見的如橋梁表面的起皮和麻面等不良的情況，多與腐蝕病害有關(guān)。出現(xiàn)這樣的問題，很多情況下是外界雨水侵蝕和溫度變化等導(dǎo)致。鑒于此，在推進(jìn)后續(xù)養(yǎng)護(hù)的過程中就應(yīng)做好橋梁的巡查，且應(yīng)落實(shí)好針對性的檢測，以為腐蝕病害等的高效防控提供切實(shí)的保障。因此，要切實(shí)地保障橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和性能的達(dá)標(biāo)，就應(yīng)落實(shí)好腐蝕問題的相關(guān)處理。與此同時(shí)，還應(yīng)落實(shí)好橋梁鋼筋混凝土的腐蝕檢測，以在存在相關(guān)問題的情況下及時(shí)進(jìn)行處理，從而為橋梁結(jié)構(gòu)的高效施工提供切實(shí)的保障。由此可見，推進(jìn)對橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測和腐蝕防控?zé)o疑是極為重要的一項(xiàng)工作。

5.2 地基下降問題

橋梁在投入使用后極易出現(xiàn)地基下降的不良情況，出現(xiàn)這樣的一些問題，多與地質(zhì)等環(huán)境有關(guān)。因我國地域面積比較廣闊，而各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境又有著較大的差異，而相應(yīng)的橋梁施工就有著不同的施工環(huán)境。要想高效穩(wěn)定地推進(jìn)相關(guān)的施工，就應(yīng)在正式施工之前做好精細(xì)的環(huán)境勘查，尤其應(yīng)注意施工區(qū)域氣候以及土質(zhì)等的分析，以在這樣的條件下制定合理高效的施工計(jì)劃，這樣即能穩(wěn)定有序地推進(jìn)后續(xù)的處理，地基下降等不良的情況也能得到有效的規(guī)避。

5.3 裂縫問題

此類問題也與腐蝕有著很大的關(guān)系，常見的裂縫主要有安全裂縫和非正常裂縫。就前者來說，其主要與橋梁長期運(yùn)行過程中混凝土抗拉伸能力減弱有關(guān)，這樣的條件下，橋梁的性能也會(huì)因此受損。鑒于此，相關(guān)工作人員在推進(jìn)常規(guī)性養(yǎng)護(hù)的過程中就應(yīng)做好對裂縫問題的防控，以做好針對性的處理。就后者來說，其多與橋梁的設(shè)計(jì)有關(guān)，設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)問題，后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工等也會(huì)因此受到嚴(yán)重的波及。通常情況下，出現(xiàn)此類裂縫就應(yīng)做好橋梁結(jié)構(gòu)以及施工過程的精細(xì)篩查，以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況做好處理，這樣橋梁的后續(xù)使用才能得到切實(shí)的保障。

6 高速公路橋梁工程檢測技術(shù)及實(shí)施要點(diǎn)

6.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)檢查

其一，對橋梁表面進(jìn)行檢查，確定是否存在蜂窩麻面和風(fēng)化剝落等病害，尤其應(yīng)注意混凝土表面碳化情況的檢查。對于在檢查中發(fā)現(xiàn)的梁體被水侵蝕的情況來說，應(yīng)做好精細(xì)的記錄和分析，以為后續(xù)的針對性補(bǔ)救提供一定的參考。其二，應(yīng)重點(diǎn)檢查裝配式梁橋的聯(lián)結(jié)部位，確定其是否存在缺損的不良情況。與此同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)檢查預(yù)應(yīng)力梁體的錨固部分，確定該部位的混凝土是否有開裂的不良情況。不僅如此，還應(yīng)檢查空心板的鉸縫，確定該部分混凝土是否有破損和脫落的不良情況，以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況及時(shí)做好處理。其三，橋梁的支座檢查重在確定組件是否完好，同時(shí)還應(yīng)檢查表面有無脫空和斷裂的不良情況。其中涉及的活動(dòng)支座也應(yīng)重點(diǎn)檢查，確定其運(yùn)轉(zhuǎn)以及位移量等的穩(wěn)定，且應(yīng)做好固定支座錨固的精細(xì)檢查，為后續(xù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定處理提供保障。與此同時(shí)，還應(yīng)認(rèn)真檢查簡易支座的油氈，確定其功能的穩(wěn)定，另外所涉及的橡膠支座以及固定螺栓等也應(yīng)確保處在既定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，這樣才能為相關(guān)的技術(shù)處理提供強(qiáng)有力的支持。

6.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)檢查

橋梁下部結(jié)構(gòu)的檢查工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注橋墩和橋臺(tái)以及翼墻等部分，重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：其一，橋墩主要由墩身和蓋梁以及系梁等部分組成，因各個(gè)部分的病害不同，因此應(yīng)區(qū)別處理。在具體推進(jìn)檢查的過程中就應(yīng)保證嚴(yán)謹(jǐn)精細(xì)。對于蓋梁部分的檢查來說，關(guān)注擋塊以及橋梁安全保護(hù)區(qū)等相關(guān)的處理，以基于現(xiàn)實(shí)的情況做好針對性的補(bǔ)救。其二，對于橋臺(tái)來說，其主要包括臺(tái)身和臺(tái)帽兩個(gè)部分，此處經(jīng)常出現(xiàn)混凝土剝落和鋼筋銹蝕等的不良情況，如果不能及時(shí)施加處理，后續(xù)還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的情況，甚至是安全事故。因此，既要落實(shí)好以上病害的精細(xì)檢查，還應(yīng)對臺(tái)背和梁體等進(jìn)行全面的檢查。其三，對橋梁基礎(chǔ)檢查，確定有無沖刷的不良情況。如有，應(yīng)及時(shí)查看具體的情況和做好針對性的處理；在檢查承臺(tái)的過程中，應(yīng)確定混凝土是否存在剝落和鋼筋露筋的不良情況，尤其應(yīng)注意承臺(tái)是否有流水侵蝕的情況，以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況做好及時(shí)針對性的補(bǔ)救；對基礎(chǔ)沉降情況進(jìn)行檢查，如果存在不良情況應(yīng)及時(shí)查明具體情況和做好針對性處理。與此同時(shí)，還應(yīng)注意基礎(chǔ)滑移的精細(xì)檢查，且應(yīng)做好結(jié)構(gòu)應(yīng)力的檢查和分析，以為相關(guān)病害的高效處理提供切實(shí)的保障。

6.3 橋面系檢查

該部分的檢查應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鋪裝層和伸縮縫以及其他相關(guān)的設(shè)施，因不同的部位病害有一定差異，因此所實(shí)施的檢查也應(yīng)做好分析，以針對性地進(jìn)行處理：其一，對前面鋪裝層進(jìn)行檢查，以確定其是否存在坑槽和橋頭跳車等不良的情況，尤其是那些受力敏感的區(qū)域，通常應(yīng)通過鉆孔的方式進(jìn)行檢測，且應(yīng)在檢測以后做好嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的布置。其二，在對伸縮縫檢查的過程中，應(yīng)重點(diǎn)檢查其是否存在破損和變形以及脫落等的不良情況；那些跨徑較大的鋼構(gòu)橋應(yīng)做好性能的精細(xì)分析，以確保結(jié)構(gòu)應(yīng)力的穩(wěn)定，尤其是外觀質(zhì)量的精細(xì)檢查，這樣才能切實(shí)地保障結(jié)構(gòu)相關(guān)處理的穩(wěn)定與高效。其三，橋面排水系統(tǒng)的檢查也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，確定排水的暢通性以及各方面性能的穩(wěn)定，這樣整個(gè)橋梁的運(yùn)行才能處在理想的狀態(tài)。具體檢查的過程中，應(yīng)做好認(rèn)真的記錄和落實(shí)好后續(xù)的重點(diǎn)分析。其四，橋梁上的一些交通基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)做好精細(xì)地檢查，例如標(biāo)志線和信號(hào)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等都應(yīng)保證處在既定的要求之下，如果在檢查的過程發(fā)現(xiàn)有不良的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；與此同時(shí)，還應(yīng)對橋梁上所涉及的避雷裝置進(jìn)行檢查，確定其性能的穩(wěn)定。另外，還應(yīng)對欄桿和護(hù)欄等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢查，以為橋梁的正常運(yùn)行提供切實(shí)的保障。

7 結(jié)語

綜上所述，在交通事業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，梁式橋梁是必不可少的一種交通基礎(chǔ)設(shè)施，它對于人們的生活產(chǎn)生著直接的影響，所以應(yīng)該提高對梁式橋梁質(zhì)量的重視程度。但是，在梁式橋梁運(yùn)行中，橋梁結(jié)構(gòu)損壞、變形等問題比較常見，這就需要進(jìn)行加固處理才能解決。在梁式橋梁加固施工中，應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)，可以很好地滿足橋梁結(jié)構(gòu)性能提升的要求。通過嚴(yán)格落實(shí)施工技術(shù)和管控標(biāo)準(zhǔn)，消除各種不利因素的影響，來更好地完善梁式橋梁的結(jié)構(gòu)性能，全面提升梁式橋梁的運(yùn)行效果，為我國梁式橋梁事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。