體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在連續(xù)梁橋加固中的運用

龐少亭

摘? 要：預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁結(jié)構(gòu)加固與承載力提升提供一種新興、有效的技術(shù)方法。文章結(jié)合連續(xù)梁橋工程施工的重難點，闡述體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用的必要性，并以某跨等截面連續(xù)梁橋加固為實例，擬定選用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)。實橋試驗表明，該技術(shù)符合連續(xù)橋梁的力學(xué)性能要求，充分保證了工程結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，符合工程現(xiàn)實需求。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋;加固技術(shù);體外預(yù)應(yīng)力技術(shù);具體應(yīng)用

中圖分類號：U445.7+2? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0169-02

新時期下，我國交通運行體系連續(xù)完善，各類交通運輸技術(shù)性能不斷改良，應(yīng)用范疇也相應(yīng)拓展。但是診斷公路交通中的橋梁施工，依然存在諸多問題，尤其是一些橋梁經(jīng)長期使用后，其承載力與穩(wěn)定性能持續(xù)降低。在這樣的情景下，加強相應(yīng)橋梁加固技術(shù)改造具有很大現(xiàn)實意義，很多橋梁工程也陸續(xù)進行改造作業(yè)，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是其中重要技術(shù)之一。

1 連續(xù)梁橋特征

目前國內(nèi)大部分工程橋梁連續(xù)梁主要采用跨度為80m跨、64m跨箱梁，上述設(shè)施自體重量相對較大，在施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏合理性等多種因素的作用下，為保證工程整體施工質(zhì)量，經(jīng)常采用現(xiàn)場澆筑法進行施工作業(yè)，此時工程施工難度進一步增加。

對橋梁工程沉降量嚴格控制的問題。相關(guān)施工規(guī)范對沉降量之間的差值做出了嚴格限制。這主要是因為靜不定結(jié)構(gòu)、相鄰墩臺等結(jié)構(gòu)勻稱性沉降量差值對工程施工的整體質(zhì)量產(chǎn)生深刻影響，以及對施工技術(shù)的類型與應(yīng)用形式產(chǎn)生影響的緣故。故此，在橋梁工程施工期間，一定要對各類參數(shù)進行嚴格把關(guān)，使其滿足外靜定結(jié)構(gòu)的允許值，同時也要參照工程具體施工現(xiàn)狀并參照附加值對有關(guān)參數(shù)進行科學(xué)整改[1]。

2 工程概況

本橋梁工程施工設(shè)計方案是梁式橋中常見的三跨連續(xù)梁，主梁是用等截面混凝土箱梁構(gòu)成的，同時利用橫隔板相連接方式增強其橫向剛度水平。橋面設(shè)置為雙向四車道。

因為該橋梁工程長期運行期間沒有得到良好維修與保養(yǎng)，以致各個結(jié)構(gòu)、零件出現(xiàn)不同程度的破損，在對該連續(xù)橋梁整體檢查的過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土箱梁腹板、底板分別出現(xiàn)斜向裂縫、橫向裂縫，且橫向裂縫穿過底板，腹板斜向裂縫廣泛覆蓋腹板[2]。與此同時，橋面也產(chǎn)生較明顯的位移，現(xiàn)場測量到的線型和原設(shè)計線型之間存在較大差異，中間75m主跨跨中下凹現(xiàn)象極為顯著，撓度為624mm;兩側(cè)跨跨中都朝上，50m、46.5m邊跨起拱幅度分別為7mm、18mm。此外，現(xiàn)場勘察過程中還發(fā)現(xiàn)該橋梁工程還滯留部分施工質(zhì)量缺陷，例如箱梁混凝土表層存有蜂窩麻面、頂板底存有較多孔洞沒有封閉、部分區(qū)段混凝土脫落、底板與齒板維持存有鋼模沒有完全拆除。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固法

3.1 技術(shù)優(yōu)勢分析

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在應(yīng)用期間，將預(yù)應(yīng)力索安放在梁的主體結(jié)構(gòu)外，利用兩側(cè)的錨固及梁中的轉(zhuǎn)向裝備，和梁體連為一體。其是強化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最有效方法，當(dāng)下在舊橋結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域有較廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具有如下優(yōu)點：（1）使用率高，布設(shè)過程靈活，可結(jié)合橋梁工程實況經(jīng)整體或局部加固;（2）錨固構(gòu)件規(guī)格相對窄小，能明顯提升結(jié)構(gòu)的承載能力，能恢復(fù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與設(shè)計線型;（3）和初始結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生粘結(jié)，應(yīng)力波動量小，有益于增強結(jié)構(gòu)的受力性能;（4）可結(jié)合主觀需求調(diào)整或更換體外索，為使用期間維修與更換工作創(chuàng)造便利條件。結(jié)合本連續(xù)梁橋工程目前已經(jīng)出現(xiàn)較大撓度、裂痕現(xiàn)象較為明顯的現(xiàn)狀，在選擇加固技術(shù)過程中，一方面要能提升其承載能力，另一方面也要促進原設(shè)計線型的恢復(fù)進程。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)滿足了以上兩點要求，故此擬定應(yīng)用該方法進行工程加工設(shè)計[3]。

3.2 加固過程

（1）布設(shè)體外預(yù)應(yīng)力筋。為預(yù)防邊跨結(jié)構(gòu)出現(xiàn)梁體上拱的現(xiàn)象，決定將預(yù)應(yīng)力布設(shè)在梁體上端，直至中跨后部。為防止主梁跨中撓度過大與主梁下界應(yīng)力過大的問題，可應(yīng)用支點上部轉(zhuǎn)向塊與跨中兩點下部轉(zhuǎn)向塊的轉(zhuǎn)向力，促使主跨預(yù)應(yīng)力鋼筋布設(shè)從支點上界緩緩轉(zhuǎn)移至跨中下界[4]。（2）鉆孔位置放樣。明確箱梁原底板鋼束所處方位后，對坐落在頂部及兩側(cè)的上錨固點進行施工，明確其穿出方位，預(yù)設(shè)在頂部穿出斜孔，保證其和力筋角度間的統(tǒng)一性。整體清除頂部及底部的混凝土，在鋼筋位置進行上錨固點施工，在以上施工作業(yè)中要確保錨固點位置存有較多的混凝土層。針對腹板結(jié)構(gòu)的錨固施工作業(yè)，最大的難點是在腹板上進行的打孔工作，一定要確保鉆孔方位的精確度。若以上鉆孔和鋼筋施工存在沖突，建議適度對鉆孔方位進行調(diào)整，均可處于箍筋內(nèi)側(cè)。結(jié)合工程施工設(shè)計圖紙，在新增設(shè)齒板部位鉆孔，并保證鉆孔深度和錨筋敷設(shè)深度的一致性，孔位應(yīng)與構(gòu)造筋存在一定間距，孔道要筆直，并清除孔內(nèi)雜物，保證其潔凈度與干燥性[5]。（3）植筋施工。利用結(jié)構(gòu)膠將植筋植入至孔內(nèi)。去除錨筋表層的銹跡，把其緩慢的插放到孔道底部，并旋轉(zhuǎn)鋼筋，以促使結(jié)構(gòu)膠由孔口溢出，盡可能排出孔中空氣，并清除多余的膠質(zhì)，在以上工序整體結(jié)束后，科學(xué)養(yǎng)護。（4）施工齒板混凝土。在混凝土澆筑作業(yè)前期，建議清理橋梁結(jié)構(gòu)表層上的混凝土，繼而嚴格依照工程施工設(shè)計圖紙安裝模板，澆筑混凝土形成齒板后，進行合理養(yǎng)護。（5）體外預(yù)應(yīng)力束下料與穿束。結(jié)合體外預(yù)應(yīng)力極限應(yīng)力、整個橋梁工程的受力與變形等多種因素，結(jié)合測算結(jié)果明確預(yù)應(yīng)力束下料長度。應(yīng)用手工穿束方法，穿束施工結(jié)束利用人為牽引方式將其順直，錨固端外露長度務(wù)必和張拉工藝規(guī)定相一致[6]。（6）體外預(yù)應(yīng)力束張拉。對預(yù)應(yīng)力束給予張拉措施。利用超張拉式數(shù)次張拉法降低由張拉次序誘發(fā)彈性壓縮的損失量，直到所有鋼束達到有效設(shè)計值為止。本工程體外預(yù)應(yīng)力束的張拉作業(yè)共劃分為三次，前兩次只對張拉中跨處預(yù)應(yīng)力進行牽拉，第三次進行整體張拉。在張拉施工作業(yè)過程中，應(yīng)密切觀察新增設(shè)齒板及原裂縫，若有異常情況建議立即停止張拉工序，同時探查異常狀況的成因。預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)用張拉控制應(yīng)力相對較小，可做出如下解釋：a.體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力的損耗量明顯小于體內(nèi)筋，因為體外預(yù)應(yīng)力筋在正常應(yīng)用時不能長時間處于高應(yīng)力狀態(tài)，所以張拉控制應(yīng)力應(yīng)處于較低水平。b.預(yù)應(yīng)力筋長時間運行時應(yīng)力相對較低，有利于提升橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)下的安穩(wěn)性。c.應(yīng)力偏低有助于降低小結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕發(fā)生的風(fēng)險。（7）灌裝、封錨。張拉工序結(jié)束后，就進入到對預(yù)應(yīng)力束孔道壓漿與封錨流程。綜合以上論述的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力加固方法施工工藝流程繁多，但均屬于預(yù)應(yīng)力施工范疇中，整體來說施工難度不高，可順利完工。

3.3 加固結(jié)果

在應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固橋梁工程過程中，需對主梁關(guān)鍵位置分別觀測撓度與應(yīng)力指標(biāo)。

綜合研究中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)前兩次張拉后，主跨跨中上撓，體外預(yù)應(yīng)力第3次施加以后，主跨跨中縱向連續(xù)上撓，完美的抵除了局部結(jié)構(gòu)下?lián)袭a(chǎn)生的負面影響，明顯提升了結(jié)構(gòu)剛度水平，與此同時邊跨跨中撓度數(shù)值有一定增加幅度，削弱了邊跨上撓產(chǎn)生的影響。整體分析，體外預(yù)應(yīng)力在橋梁修復(fù)施工期間的應(yīng)用，有利于恢復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計線型;再次檢測連續(xù)梁橋外表面時發(fā)現(xiàn)，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對連續(xù)梁橋表面裂縫閉合過程有一定促進作用[7]。

針對各跨跨中斷面，在體外預(yù)應(yīng)力的作用下，結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵點都處于無縱向拉應(yīng)力的運行狀態(tài)下，并且壓應(yīng)力體現(xiàn)出充足性;因為在修復(fù)施工作業(yè)期間主跨跨中預(yù)應(yīng)力增加的幅度相對較大，所以壓應(yīng)力冗余量也相對應(yīng)增大，最大值為1.19MPa，這和后續(xù)結(jié)構(gòu)受力大小分布狀況相一致，因此本橋梁工程體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計方案科學(xué)、合理。本文只對1個斷面應(yīng)變測點數(shù)據(jù)變化情況做出如下統(tǒng)計（見表1）。

表1 斷面A應(yīng)變測點數(shù)據(jù)變化情況統(tǒng)計結(jié)果（MPa）

4 結(jié)束語

盡管目前我國交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完善，但是在局部地區(qū)還滯留一些問題沒有被處理。國內(nèi)很多橋梁工程是歷史遺留的產(chǎn)物，對促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有明顯價值，加強對舊橋梁的修復(fù)、加工作業(yè)，能明顯降低該類工程重建、拆除過程中浪費大量資源的問題，同時明顯延長了橋梁工程的使用壽命。本次研究中所采用的體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)具有難度低、能有效恢復(fù)橋梁工程具備設(shè)計線型等優(yōu)勢特征，值得廣泛推行與應(yīng)用。

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