體外預應力鋼絞線束在T 梁加固施工中的應用分析

張尊偉

（德宏公路局，云南芒市 678400）

0.引言

體外預應力橋梁是指在梁體截面外部布置預應力筋，而混凝土和鋼絞線束之間的荷載在端部錨具和轉向板間進行傳遞的結構。體外預應力筋具有較多優(yōu)點，如減少混凝土構件截面尺寸，降低結構自重，使用空間增加等[1]。且其維護、檢測等方便。因此如今在橋梁加固中，體外預應力的運用越來越廣泛，促進了我國橋梁技術的進步[2]。在本文中，以抖嘴橋5 橋項目為例，分析總結體外預應力鋼絞線束應用于T 梁加固施工中的施工工藝以及效果。

1.項目概況及病害情況

抖嘴橋5 橋是省道S332 芒市至梁河公路上的重要構造物，橋梁建設于2012 年，原橋梁設計汽車荷載等級采用公路—II 級。抖嘴橋5 橋起訖點樁號：K24+484 96 ～K24+591.04，橋長106.08m，中心樁號為K24+538；橋面寬度：0.5m(墻式護欄)+110m (行車道) +0.5m(墻式護欄)。抖嘴橋5 橋軸線為R=568.7131 的平面圓曲線，縱斷面縱坡為 2.76%。該橋上部結構: 5m×20m 結構連續(xù)T 梁，全橋總共1 聯(lián)，0、5 號臺前設置異型鋼單縫式伸縮縫。下部結構：全橋均采用樁基礎雙柱式墩臺。

病害情況：本橋上部承重構件主要病害：梁板共計25 片，其中，有 9 片主梁在 1/3L ～2/3L 跨范圍存在多條豎向裂縫，呈梁體左、右側對稱分布，大部分裂縫豎向貫通腹板，并延伸至馬蹄，小部分裂縫向下延伸至梁底，形成“U”形或“L”形裂縫，縫寬從0.06mm ～0.28mm不等。T 梁裂縫情況如圖1 所示。

2.橋梁加固體外預應力鋼絞線束的優(yōu)、缺點對比

2.1 體外預應力加固優(yōu)點

（1）主動加固方法，能夠有效提高結構承載力；

（2）能夠改善原結構的應力分布狀況，提高結構的剛度和抗裂性能；

（3）自重增加較小，對墩臺和基礎受力影響較?。?/p>

（4）施工過程中除張拉預應力工序，其他工序可不中斷交通；

（5）施工工期較短，交通損失和保通費用較低。

2.2 體外預應力加固缺點

（1）施工工藝要求較高，技術復雜；

（2）增加受壓區(qū)應力，使得截面受壓區(qū)應力增大；

（3）造價相對較高，后期養(yǎng)護費用較高。

3.T 梁加固效果計算

圖1 典型20mT梁裂縫示意圖

通過采用midas-civil 進行結構分析，得出以下結論：20m 連續(xù)T 梁邊跨邊梁抗彎承載力安全系數(shù)為1.08 ～1.09，中跨邊梁抗彎承載力安全系數(shù)為1.08 ～1.14，下緣在最不利荷載短期效應組合下產生了0.1MPa ～0.44MPa的拉應力。若在預應力損失20%后，邊跨梁底將在最不利荷載短期效應組合下產生1.1MPa ～2.74MPa 拉應力，中跨邊梁底緣產生1.8MPa ～2.3MPa 拉應力，正常使用正截面抗裂不能滿足要求。

4.體外預應力加固施工步驟

需要采取流程如下：（1）搭設好滿堂支架和施工平臺。（2）對梁體裂縫進行灌縫及封閉處理，對混凝土缺陷進行修補。（3）間斷性封閉交通。（4）澆筑新增錨固塊、安裝轉向塊。（5）待錨固塊終凝后，開放交通。（6）橫向螺栓安裝，體外預應力穿束，設置減振裝置。（7）間斷性封閉交通，分級對稱張拉體外預應力鋼束，錨固后進行防護。（8）開放交通[3]。

5.T 梁加固前后荷載試驗實測效果分析

通過對T 梁加固前后荷載試驗結果進行實測，從而分析采用體外預應力鋼絞線束在T 梁加固施工中起到的實際作用和效果。

抖嘴橋5 橋T 梁加固前后荷載試驗采用的工況、加載車輛及位置相同，軸重誤差不超過0.5%。

5.1 抖嘴橋5 橋T 梁加固前荷載試驗結果

（1）梁體實測的應變校驗系數(shù)介于0.21 ～1.27，部分測點應變校驗系數(shù)已超出規(guī)范規(guī)定1.0，則表示橋梁結構強度富余度不足，結構實際工作性能較差。

（2）梁體實測的撓度校驗系數(shù)介于0.19 ～1.01，部分測點撓度校驗系數(shù)已超出規(guī)范規(guī)定1.0，則表示橋梁結構強度富余度不足，結構實際工作性能較差。

（3）各工況卸載后，相對殘余應變最大值為20.22%，已超出規(guī)范限值20%，殘余變形最大值為0.49mm，表明該橋在試驗荷載下有較大的不可恢復變形。

（4）試驗加載過程中，支座截面及梁底跨中截面附近未見新裂縫。

5.2 抖嘴橋5 橋T 梁加固后荷載試驗結果

（1）梁體實測的應變校驗系數(shù)介于0.18 ～0.72，滿足規(guī)范規(guī)定1.0，則表示橋梁結構強度富余度充足，結構實際工作性良好。

（2）梁體實測的撓度校驗系數(shù)介于0.14 ～0.67，滿足規(guī)范規(guī)定1.0，則表示橋梁結構強度富余度充足，結構實際工作性良好。

（3）各工況卸載后，相對殘余應變最大值為2.5%，滿足規(guī)范限值20%，殘余變形最大值為0.05mm，表明該橋在試驗荷載下有較大的恢復變形。

（4）試驗加載過程中，支座截面及梁底跨中截面附近未見裂縫。

通過對抖嘴橋5 橋T 梁加固前后荷載試驗實測效果看橋梁結構強度及剛度的富余值提高較大且明顯，各工況卸載后殘余變形量較小即本橋在試驗荷載下恢復變形良好。抖嘴橋5 橋T 梁加固前荷載試驗已超出《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01-2015）中關于橋梁荷載試驗的規(guī)定限值，在正常使用狀態(tài)下的不能滿足公路－Ⅱ級汽車荷載的承載能力要求。抖嘴橋5 橋T 梁加固后荷載試驗在正常使用狀態(tài)下的承載能力滿足公路－Ⅱ級汽車荷載的要求。

6.結語

我國對體外預應力技術的應用日漸成熟，參照本次工程施工情況和驗算結果，體外預應力鋼絞線束在T 梁加固施工中起到較好的效果，可在一定程度上為相似工程提供參考。