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

周增強(qiáng)

（廣州市交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 511400）

0 引言

公路橋梁工程在經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系中占據(jù)重要位置，在國(guó)內(nèi)公路橋梁施工領(lǐng)域有序發(fā)展進(jìn)程中，逐漸研究出大規(guī)格的連續(xù)型結(jié)構(gòu)，以鋼材、混凝土為主要原材料，具有較強(qiáng)支撐性能。在工程實(shí)際開(kāi)工操作時(shí)，圍繞公路橋梁開(kāi)展的施工規(guī)劃與建設(shè)，表現(xiàn)出工程流程的復(fù)雜性、工藝使用標(biāo)準(zhǔn)性等特點(diǎn)。然而，在施工期間，材料屬性、環(huán)境條件等因素，極易對(duì)工程預(yù)應(yīng)力的施工修建質(zhì)量造成影響。

1 公路橋梁工程中現(xiàn)存的預(yù)應(yīng)力問(wèn)題

1.1 張拉工藝問(wèn)題

加強(qiáng)工程初始結(jié)構(gòu)的整體性能，以減少產(chǎn)生承載力不充足因素，切實(shí)回避工程結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌問(wèn)題。在實(shí)踐開(kāi)工操作時(shí)，在混凝土材料中添加一定數(shù)量的早強(qiáng)劑，在混凝土澆筑到標(biāo)準(zhǔn)厚度時(shí)，開(kāi)展力度拉張操作，最大化強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)性能。在預(yù)應(yīng)力質(zhì)控區(qū)域，合理控制張拉時(shí)間。通常情況下，混凝土性能、結(jié)構(gòu)成形均有時(shí)間要求。加強(qiáng)時(shí)間管理，確保工程性能。而混凝土強(qiáng)度形成速度較低時(shí)，均會(huì)增加結(jié)構(gòu)性能欠佳的可能性，甚至?xí)魅豕こ探Y(jié)構(gòu)整體的承載性能，引起裂縫問(wèn)題，延緩施工進(jìn)程。如果混凝土強(qiáng)度形成速度較高時(shí)，會(huì)減弱彈性模量的形成效果[1]。

1.2 支撐鋼筋管道使用不暢問(wèn)題

在操作預(yù)應(yīng)力承載工藝時(shí)，需要加強(qiáng)流程與規(guī)則控制。由于公路橋梁工程所在位置具有地形復(fù)雜性。在開(kāi)工操作、工藝實(shí)踐時(shí)，施工組織應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)劃方案進(jìn)行，全面檢測(cè)工程周邊情況，確保預(yù)應(yīng)力方案的可用性。然而，公路橋梁工程所在位置存在地質(zhì)條件不佳的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)人員策劃能力欠佳、工程性能設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不充足的情況下，引起用于支撐的鋼筋管道發(fā)生運(yùn)行不暢問(wèn)題，增加了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的造價(jià)成本，無(wú)法確保工程使用性能。因此，在開(kāi)工修建期間，施工單位需要準(zhǔn)確梳理可能出現(xiàn)的障礙因素，加強(qiáng)管道內(nèi)部位置鎖定，合理開(kāi)展地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，確保工程進(jìn)展順利。

2 加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力穩(wěn)固性的設(shè)計(jì)新路徑

2.1 工程概述

在公路橋梁工程中，融合使用預(yù)應(yīng)力加固工藝時(shí)，能夠有效提升工程加固效果，展現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力筋的穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)，確保橋梁處于正常使用狀態(tài)，營(yíng)造車(chē)輛安全通行的環(huán)境，具有較高的民生服務(wù)效益。

某工程大橋橋長(zhǎng)設(shè)計(jì)為2425.4m，工程上部結(jié)構(gòu)采取組合形式：連續(xù)型與變截面兩種箱梁之間，添加了T型梁。工程下部結(jié)構(gòu)是由矩形與柱形結(jié)構(gòu)多種類(lèi)型墩組合而成，橋臺(tái)位置設(shè)計(jì)成肋式。

2.2 加固張拉的工藝類(lèi)型與技巧

（1）橫向收緊工藝。梁的兩側(cè)并不具有較大間隙，在此種情況下，沿著梁的橫向，給予收緊與張拉操作。梁結(jié)構(gòu)下緣對(duì)稱(chēng)位置，添加預(yù)應(yīng)力筋，梁端適當(dāng)距離位置進(jìn)行彎曲處理，使用U型錨固零件，在下翼邊緣位置進(jìn)行錨固鋼板的固定與裝設(shè)。使用若干數(shù)量撐棍，有效均衡預(yù)應(yīng)力筋，使其處于多組節(jié)段狀態(tài)。撐棍的合理布設(shè)，能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的支撐作用。在各節(jié)點(diǎn)位置，裝設(shè)拉緊螺栓，有效收緊鋼筋，給予較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力支撐。

（2）縱向張拉工藝。以預(yù)應(yīng)力筋的沿線方向，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力添加，在梁底位置均勻分設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，使用導(dǎo)向塊裝設(shè)在梁兩側(cè)，使導(dǎo)向塊處于彎起狀態(tài)，以梁底豎向沿線進(jìn)行張拉操縱，以此達(dá)成梁端剪力作用的控制目標(biāo)。現(xiàn)階段，縱向張拉工藝中，使用錨固構(gòu)造方法，有兩種工藝形式：梁頂、腹板。各類(lèi)構(gòu)造方法，在張拉處理外結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力時(shí)存在一定差別。此外，依據(jù)實(shí)際工程情況，可在梁底水平沿線位置上進(jìn)行張拉處理。

（3）豎向張拉工藝。在部分條件下，縱向張拉工藝進(jìn)展困難，可選擇豎向張拉工藝。在梁肋兩側(cè)位置，均勻分設(shè)預(yù)應(yīng)力筋。一般情況下，錨固裝設(shè)位置選定在梁端肋側(cè)，使用較小量、小規(guī)格的橫梁，在梁肋下部結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行裝設(shè)。橫梁裝設(shè)具有開(kāi)工處理的必要性，能夠提升鋼筋穩(wěn)固性[2]。

2.3 加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

（1）加固設(shè)計(jì)理念。在案例橋梁底部位置，存在若干數(shù)量裂縫。此種工程質(zhì)量問(wèn)題的誘發(fā)因素是結(jié)構(gòu)剛度不達(dá)標(biāo)，相應(yīng)增加了工程結(jié)構(gòu)撓度，由此形成較為嚴(yán)重的裂縫現(xiàn)象。對(duì)此情況，需要給予主動(dòng)加固處理，確保結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)。在外結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束布置，具有橋梁加固作用，此時(shí)橋梁荷載承重力有所增強(qiáng)。

主動(dòng)加固操作的開(kāi)工方案為：①針對(duì)已形成的裂縫，進(jìn)行封閉處理，減少外界干擾物質(zhì)混入，降低鋼筋銹蝕病害發(fā)生；②對(duì)于病害集中區(qū)，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)化處理，遏制裂縫病害惡性發(fā)展，確保結(jié)構(gòu)性能；③預(yù)應(yīng)力不達(dá)標(biāo)的情況，成為結(jié)構(gòu)裂縫形成的關(guān)鍵因素。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時(shí)，需要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力側(cè)重添加，確保結(jié)構(gòu)應(yīng)力的施工效果與設(shè)計(jì)方案一致。

（2）設(shè)計(jì)方案。在案例橋梁工程中，以第四聯(lián)梁橋發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題較為突出。結(jié)合工程結(jié)構(gòu)病害的實(shí)情，給出主動(dòng)加固處理方案，規(guī)劃內(nèi)容如下：①有效加固連續(xù)箱梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)于外部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力給予張拉處理，獲取較高的預(yù)應(yīng)力加固效果；②在箱梁內(nèi)部張拉處理完成時(shí)，應(yīng)增強(qiáng)箱梁底部的整體預(yù)應(yīng)力。針對(duì)底部實(shí)際存在的裂縫問(wèn)題，給予重點(diǎn)區(qū)域預(yù)應(yīng)力加固處理。如果裂縫寬度不大于0.1mm，進(jìn)行裂縫填充，以封閉裂縫，提升病害區(qū)的預(yù)應(yīng)力加固效果。

2.4 加固工藝的施工分析

2.4.1 鋼絞線選用

材料屬性直接影響工程結(jié)構(gòu)的加固成效。一般材料有多種選擇，比如冷拉鋼絲、鋼絞線等。在各類(lèi)材料中，鋼絞線的使用具有廣泛性。鋼絞線在用于路橋工程時(shí)具有操作的便捷性、工程設(shè)計(jì)的美觀性，是道路橋梁工程規(guī)劃的最佳選擇。區(qū)別于其他工程，橋梁預(yù)應(yīng)力在開(kāi)工操作時(shí)對(duì)鋼絞線的工程消耗量需求較小，能夠確保橋梁預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量，合理控制工程成本，表現(xiàn)出較高的施工使用優(yōu)勢(shì)。在選擇鋼絞線時(shí)，工程人員需要密切關(guān)注材料性能，使其規(guī)格、延展能力、耐久表現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，發(fā)揮其施工加固價(jià)值。

在鋼絞線使用時(shí)，會(huì)在梁體表面進(jìn)行錨固，一般會(huì)使用3股鋼絞線進(jìn)行加固處理。材料選擇：無(wú)黏結(jié)屬性的鋼絞線，其摩擦系數(shù)為0.004，預(yù)應(yīng)力筋束為0.09；光面類(lèi)型的鋼絞線，其摩擦系數(shù)為0.001，預(yù)應(yīng)力筋束為0.25；HDPE類(lèi)型的鋼絞線，其摩擦系數(shù)為0.002，預(yù)應(yīng)力筋束為0.13。

2.4.2 錨具選用

錨具可用類(lèi)型較多，每種錨具形成的損失有差別。因此，加強(qiáng)錨具選用，減少加固損失較為關(guān)鍵。工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：道路橋梁工程中，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加固操作時(shí)，選用的錨具性能，需要同時(shí)具備機(jī)械類(lèi)、摩擦類(lèi)兩種錨具性能，以展現(xiàn)出錨具使用價(jià)值。假設(shè)錨具性能的變化值為△L，性能包括回縮力、接縫壓密性。單個(gè)錨具、單個(gè)接縫操作時(shí)，錨具使用的操作規(guī)范內(nèi)容為：夾片錨具，在有頂壓條件下，△L取值4，在沒(méi)有頂壓作用時(shí)，△L取值6；墩頭錨具的△L取值為1。

2.4.3 裂縫問(wèn)題處理

在路橋工程中，混凝土裂縫問(wèn)題具有發(fā)生的高頻性，在大規(guī)格橋梁項(xiàng)目中更為嚴(yán)重。借助預(yù)應(yīng)力工法，能夠有效降低混凝土裂縫產(chǎn)生情況，確保工程結(jié)構(gòu)整體性能。結(jié)合預(yù)應(yīng)力工藝的實(shí)踐應(yīng)用，在處理裂縫問(wèn)題時(shí)，對(duì)受拉區(qū)工程進(jìn)行壓力添加，以此確保張拉加固效果，增強(qiáng)受到張拉作用的鋼筋穩(wěn)固性[3]。

（1）當(dāng)裂縫寬度不小于0.15mm時(shí)，采取灌漿法給予處理，材料使用A級(jí)環(huán)氧灌封膠。

（2）當(dāng)裂縫寬度處于0.15mm以內(nèi)時(shí)，進(jìn)行表層封閉處理。與此同時(shí)，在鋼板處使用結(jié)構(gòu)膠，輔以M12型號(hào)的螺栓加以固定。

2.4.4 保持支撐鋼筋管道使用的通暢性

針對(duì)支撐管道運(yùn)行不暢問(wèn)題，施工單位需要依據(jù)管道規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，有序完成管道安裝，準(zhǔn)確獲取管道鋼筋的實(shí)際操作方位，減少管道鋼筋發(fā)生彎曲的可能性，維持管道使用的通暢性。

2.4.5 外部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵點(diǎn)

（1）對(duì)于滑塊墊板、錨固等操作位置，給予準(zhǔn)確鎖定。在橋梁底部區(qū)域，校準(zhǔn)錨桿重心位置，進(jìn)行滑塊墊塊的添設(shè)。在橋梁兩側(cè)，準(zhǔn)確獲取螺栓孔方位，給予醒目標(biāo)識(shí)。

（2）在上錨固定操作中，同時(shí)落實(shí)放樣位置鎖定處理。在位置獲取時(shí)，以單梁頂面材料沿線的水平與豎直兩個(gè)方向?yàn)閰⒄?，給予相應(yīng)檢測(cè)，綜合獲取錨固節(jié)點(diǎn)距離梁兩側(cè)的長(zhǎng)度。

（3）合理設(shè)計(jì)錨固節(jié)點(diǎn)。如果在斷面表面進(jìn)行上錨加固處理，需要綜合測(cè)定預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際裝設(shè)點(diǎn)位。在橋面做出兩個(gè)孔，孔的傾斜角度與鋼筋相同。去除橋面鋪裝材料，在此位置使用環(huán)氧膠液，確保膠液涂用的均勻性，減少對(duì)混凝土防護(hù)層產(chǎn)生不利作用，在橋梁頂區(qū)規(guī)范完成上錨固定處理。

2.4.6 張拉時(shí)間問(wèn)題處理

一般情況下，張拉持荷時(shí)間為5min。張拉操作時(shí)，采取對(duì)稱(chēng)張拉形式，由中間為張拉作用起點(diǎn)，兩端作用力保持對(duì)稱(chēng)，以保持結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。兩側(cè)鋼絲繩的分設(shè)數(shù)量需要控制在3根以內(nèi)。鋼絲繩一般情況的標(biāo)準(zhǔn)性能：強(qiáng)度為1670MPa。此時(shí)，張拉作用力需要控制為鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的一半，即835MPa。

3 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)階段公路橋梁工程的全局規(guī)劃情況，在工程方面需要繼續(xù)增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力的支撐作用，深化其加固能效，拓寬預(yù)應(yīng)力工藝的可用條件。依據(jù)實(shí)例工程中的加固修建情況，進(jìn)行工程總結(jié)、工藝分析、技術(shù)完善，逐步獲取較高操作性的工藝體系，以較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力效果，確保工程安全，帶動(dòng)公路橋梁交通事業(yè)有序發(fā)展。