橋梁預(yù)應(yīng)力加固新技術(shù)的設(shè)計(jì)分析

袁家幸

（浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州310000）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，人們的生活水平日漸提升，對(duì)于交通體系的要求也越來(lái)越高，而我國(guó)現(xiàn)有交通環(huán)境下相較于20 世紀(jì)出現(xiàn)較大變化，橋梁作為道路交通的重要組成，使用過(guò)程中會(huì)受到多重因素影響，造成承載力下降，影響橋梁使用性能，甚至無(wú)法滿足使用要求，出現(xiàn)橋梁沉降、裂縫、鋼筋腐蝕等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響橋梁感官體驗(yàn)，破壞路網(wǎng)整體性能。為解決此類問(wèn)題，需要采取有效措施對(duì)橋梁進(jìn)行加固，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)作為橋梁加固技術(shù)之一，其應(yīng)用對(duì)于橋梁損傷程度較低，能夠預(yù)防裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生及擴(kuò)大，在橋梁加固施工中應(yīng)用較為廣泛。

2 橋梁預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)概述

2.1 橋梁預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的基本原理

混凝土是橋梁工程建設(shè)不可或缺的材料，而混凝土結(jié)構(gòu)抗拉性較差，會(huì)影響橋梁整體承載能力，針對(duì)這一現(xiàn)象，可以使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固，提升橋梁工程的穩(wěn)定性、安全性，確保橋梁整體使用壽命。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)屬于后張預(yù)應(yīng)力體系的重要分支，其套管布置簡(jiǎn)便，便于調(diào)整，將后張法的操作流程做了簡(jiǎn)化，能夠有效縮短現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。而且，預(yù)應(yīng)力筋布置不影響混凝土澆筑施工，所設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋摩擦損失較少且更換便利。在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)當(dāng)中可以分為體內(nèi)、體外2 種情況，體外鋼索應(yīng)力受結(jié)構(gòu)整體變形影響，體內(nèi)鋼索位于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與其完全黏接，能夠與結(jié)構(gòu)形變進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。一般情況下，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋不作為單獨(dú)構(gòu)件進(jìn)行研究，體外預(yù)應(yīng)力筋位于混凝土外部，屬于相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)件類型。在進(jìn)行橋梁預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，需要綜合考慮預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，避免兩者形成共振，這主要是由于兩者一旦發(fā)生共振，容易出現(xiàn)錨具疲勞、轉(zhuǎn)向構(gòu)件疲勞等方面的問(wèn)題，嚴(yán)重影響橋梁整體安全性。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中必須采取有效措施消除共振，提升預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)抗震性能【1】。

2.2 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.2.1 技術(shù)簡(jiǎn)單、成效顯著

橋梁傳統(tǒng)加固技術(shù)工序較為復(fù)雜，所需的設(shè)計(jì)和施工周期較長(zhǎng)，且存在大量因素影響加固效果。預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)相較于傳統(tǒng)加固技術(shù)類型，不需要大量設(shè)備、人員、工器具就能開(kāi)展施工，而且現(xiàn)場(chǎng)施工工序較為簡(jiǎn)單，能夠根據(jù)橋梁現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整，整體的加固設(shè)計(jì)、施工成本較低，而且能夠獲得良好的加固效果。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)所使用的材料不存在大量附件，能夠有效降低橋梁加固后的重量。

2.2.2 對(duì)交通環(huán)境影響小

以往橋梁加固處理期間，多會(huì)對(duì)施工路段進(jìn)行封閉，因橋梁損壞情況不同，相應(yīng)的加固施工工期也有所不同，甚至較長(zhǎng)時(shí)間才能完成加固的情況，而在施工期間會(huì)對(duì)周圍交通環(huán)境產(chǎn)生較大影響，給人們的出行帶來(lái)不便。而預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)能夠有效改善這一問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)加固過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行交通管制，必要情況下才會(huì)進(jìn)行封閉施工，且施工速度快、效率高，相較于傳統(tǒng)封閉性的加固施工技術(shù)而言，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對(duì)交通環(huán)境的影響相對(duì)較小，只需短暫的封閉或限制即可完成現(xiàn)場(chǎng)主要工作項(xiàng)目【2】。

3 橋梁預(yù)應(yīng)力加固新技術(shù)的設(shè)計(jì)分析

3.1 技術(shù)整體設(shè)計(jì)

橋梁工程設(shè)計(jì)期間，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的重要組成部分，其中，包含了加固設(shè)計(jì)、受彎構(gòu)件、鋼筋混凝土3個(gè)方面的內(nèi)容。在橋梁加固設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，能夠系統(tǒng)、全面地處理橋梁缺陷，其中，包括橋梁構(gòu)件、橋梁拉壓區(qū)等方面的防護(hù)【3】。隨著橋梁工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，所能獲取的橋梁工程預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、信息不斷增多。各類新型材料的應(yīng)用更為預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供了便利的條件。在橋梁設(shè)計(jì)期間需要考慮自身承載能力及構(gòu)件加固、結(jié)構(gòu)性能的提升，通過(guò)制定新型預(yù)應(yīng)力評(píng)估方法，確保設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠?qū)Π踩赃M(jìn)行深入、客觀、全面的系統(tǒng)性分析，消除橋梁加固過(guò)程中可能出現(xiàn)的各類風(fēng)險(xiǎn)因素，延長(zhǎng)橋梁實(shí)際使用壽命。

3.2 預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)

借助預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)設(shè)計(jì)，提升橋梁整體性能及承載能力，延長(zhǎng)橋梁整體使用壽命，更好地滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求【4】。預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)的方法需要根據(jù)橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及工程結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行選擇，如橋面補(bǔ)強(qiáng)加固、粘貼鋼板加固、體外預(yù)應(yīng)力加固等多種方式應(yīng)用較為普遍。針對(duì)橋梁構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力能夠降低混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始應(yīng)變量，是橋梁加固設(shè)計(jì)的重要方式之一，其核心在于緩解構(gòu)件初彎矩作用，及其相互關(guān)聯(lián)的拉應(yīng)變、壓應(yīng)變等系統(tǒng)，通過(guò)完善的設(shè)計(jì)，建立完善的構(gòu)件極限承載力應(yīng)變能力，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固控制，有助于降低橋梁工程建設(shè)期間存在的承載力風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)采取有效措施對(duì)工程節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固設(shè)計(jì)進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠大大提升橋梁整體結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，為交通體系建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

3.3 預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)梁的加固設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)梁在結(jié)構(gòu)支座處經(jīng)常存在負(fù)彎矩，而跨中處一般存在正彎矩。采用預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)，需要考慮不同混凝土路段的設(shè)計(jì)載荷，并根據(jù)各類混凝土的整體使用年限、結(jié)構(gòu)幾何特性，以及后續(xù)物理臨界值等參數(shù)的具體變化，考慮建設(shè)過(guò)程中各類狀況的變化進(jìn)行管控。同時(shí)，針對(duì)綜合性的聯(lián)動(dòng)影響系統(tǒng)，對(duì)不同橋梁段位結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力、位移等因素進(jìn)行核查，掌握橋梁預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的變化及偏移量。將預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)工作應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)梁的處理當(dāng)中，可以針對(duì)性地處理連續(xù)梁的正彎矩區(qū)、負(fù)彎矩區(qū)加固問(wèn)題。此類加固處理設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用在橋梁工程建設(shè)期間的可行性較高，能夠獲得良好的收益，并合理控制相應(yīng)的費(fèi)用。借助預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)方法改變橋梁安全、性能方面的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，努力消除各類風(fēng)險(xiǎn)因素，保護(hù)橋梁工程項(xiàng)目免受設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)侵害。橋梁所存在的正負(fù)彎矩區(qū)域以及抗彎和抗剪承載力疲軟區(qū)域，特別是其中工程主體結(jié)構(gòu)的抗壓物理性能必須借助預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的高強(qiáng)度碳纖維對(duì)其進(jìn)行加固處理，以此提高工程結(jié)構(gòu)的承載力。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)期間可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)病害問(wèn)題，若不能及時(shí)處理，會(huì)造成各類安全隱患的出現(xiàn)。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于橋梁工程建設(shè)的要求越來(lái)越高，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁加固的重要技術(shù)之一，必須確保其設(shè)計(jì)施工嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，才能獲得良好的加固效果，提升橋梁承載能力、延長(zhǎng)橋梁使用壽命的同時(shí)，滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展對(duì)橋梁工程的整體需求，促進(jìn)橋梁工程持續(xù)和健康發(fā)展。