公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

吳志昌

（廣深珠高速公路有限公司，廣東 東莞 523925）

我國(guó)的公路橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范里有多種加固技術(shù)方法及其適用范圍的介紹，不少技術(shù)都面臨淘汰和升級(jí)，而體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在預(yù)應(yīng)力技術(shù)體系中較為突出，現(xiàn)在多作為一種單獨(dú)的技術(shù)用于橋梁改造和修復(fù)工程，通過轉(zhuǎn)向塊和體外端部錨作用于橋梁和建筑結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)之中，體外預(yù)應(yīng)力鋼筋施工簡(jiǎn)單，加固效果好，在橋梁工程中應(yīng)用廣泛，可以大大增加橋梁的承載力，還可以預(yù)防病害問題的出現(xiàn)和擴(kuò)大，對(duì)交通的影響也較小。

一、體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

（一）加固方法

體外預(yù)應(yīng)力加固法是通過鋼-預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)，在橋梁架構(gòu)本體外施加預(yù)應(yīng)力，其原理與懸索結(jié)構(gòu)相似，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部對(duì)鋼束錨固區(qū)域設(shè)置高強(qiáng)鋼絞線作為“懸索”，在結(jié)構(gòu)本體之外設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，順著梁體長(zhǎng)度方向，等間距設(shè)置撐桿。在加固過程中，通過預(yù)應(yīng)力筋對(duì)梁體提供預(yù)應(yīng)力，通過撐桿將預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換成反向荷載作用于加固梁，由此提高梁體承載力，達(dá)到加固梁體的作用。

（二）加固機(jī)理

我國(guó)的公路橋梁大多是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用體外預(yù)應(yīng)力加固的時(shí)候，其效果與受力面積及頻率、混凝土截面面積等因素有著密切的關(guān)系，通過體外預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)梁體施加預(yù)壓力，加固后應(yīng)力筋的參數(shù)及承載能力等會(huì)發(fā)生改變，因此可據(jù)此調(diào)控體外預(yù)應(yīng)力，合理提升公路橋梁結(jié)構(gòu)承載性。該過程利用了等效荷載的概念：第一，在加固梁中施加的外力自成平衡體系；第二，加固體系對(duì)梁體產(chǎn)生反向彎矩和反向剪力，抵消原梁承受的彎矩荷載。此外，被加固梁由受彎構(gòu)件轉(zhuǎn)為偏心受壓構(gòu)件，在發(fā)生偏移的條件下通過二次效應(yīng)力改變橋梁結(jié)構(gòu)的受力面積及荷載等，從而提高了原梁的承載力。

二、公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（一）交通影響較小

一般公路橋梁的維護(hù)需要半封閉或全封閉施工，根據(jù)維護(hù)工程規(guī)模，時(shí)間會(huì)持續(xù)一周或幾個(gè)月不等，對(duì)城市的正常交通產(chǎn)生影響，容易造成交通事故。而體外加固技術(shù)耗時(shí)較短，且基本上沒有必要嚴(yán)格禁止雙向交通，可以在對(duì)交通影響很小的情況下快速完成作業(yè)，盡快恢復(fù)正常交通秩序，減輕對(duì)出行造成的不便。

（二）加固效果佳

體外預(yù)應(yīng)力加固方法預(yù)應(yīng)力筋布置簡(jiǎn)單，無需過多的施工機(jī)械設(shè)備和施工人員，可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求靈活微調(diào)，無需增大斷面，且增加恒重不多，施工工序較為簡(jiǎn)單，方便快捷，又能達(dá)到有效加固的目的，將橋梁結(jié)構(gòu)外部的小裂縫減到最小，工程工期較短，造價(jià)較低。

（三）后期維護(hù)簡(jiǎn)單

預(yù)應(yīng)力筋的保養(yǎng)和檢查方便。當(dāng)主橋改造工程完成維修后，在早期和后期的維護(hù)檢查階段，可以有效監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋是否腐蝕或斷裂，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路橋梁上存在的各種問題。由于維修和更換較為方便，能夠及時(shí)有效地修復(fù)，確保主橋的總體結(jié)構(gòu)性能滿足工程建設(shè)的需求，進(jìn)一步提高公路橋梁的安全性和穩(wěn)定性，促使其更好地為出行者提供安全高質(zhì)量的交通運(yùn)輸服務(wù)。

三、公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)開展流程

（一）檢測(cè)分析

首先要做好加固施工前的準(zhǔn)備工作，全面檢測(cè)整個(gè)橋體，了解破損位置、原因和程度，分析橋梁耐久性和承載力所產(chǎn)生的影響。根據(jù)前期勘查結(jié)果科學(xué)地計(jì)算和評(píng)估，并結(jié)合公路橋梁工程的建設(shè)情況擬定調(diào)查報(bào)告，力學(xué)性能試驗(yàn)和計(jì)算書。以此作為體外預(yù)應(yīng)力加固施工方案的制定依據(jù)，做好施工進(jìn)度計(jì)劃和組織設(shè)計(jì)，以預(yù)期的加固效果為目標(biāo)規(guī)范施工，保障施工效果，并盡量做到節(jié)約成本。

（二）放樣定位

放樣定位主要是為了確定最佳的錨點(diǎn)位置，完成錨點(diǎn)的總體規(guī)劃，具體操作有兩種方式：第一種是依據(jù)錨固支座的位置及滑塊墊板確定，經(jīng)過測(cè)量，標(biāo)記出錨固中心到墊塊中心、跨中位置的距離，并在梁底繪出墊塊標(biāo)記，將螺栓孔洞的位置標(biāo)出；第二種是依據(jù)錨固點(diǎn)定位，當(dāng)斜筋上的錨固點(diǎn)處在梁頂、梁端面時(shí)，可以將電動(dòng)單梁起重機(jī)壁用作縱軸的伸出點(diǎn)，保持梁表面和混凝土梁的垂直狀態(tài)，采用專用的測(cè)量工具先測(cè)量錨點(diǎn)與橋頭之間的距離，再沿縱橋位置測(cè)量相應(yīng)的錨固點(diǎn)與橋梁端實(shí)際距離。此外，為了防止公路橋梁主橋鋼管結(jié)構(gòu)造成損壞，當(dāng)梁頂板、腹板等存在受力筋時(shí)，需要調(diào)整錨點(diǎn)的最佳位置。

（三）設(shè)置錨固點(diǎn)

錨固點(diǎn)需要結(jié)合施工現(xiàn)狀合理設(shè)置，例如當(dāng)錨固點(diǎn)位于梁頂或橋頂時(shí)，必須仔細(xì)設(shè)計(jì)公路橋梁斜筋穿出的位置，并據(jù)此設(shè)計(jì)橋面板或梁頂面上的水平孔。錨固點(diǎn)的設(shè)置與很多因素都有關(guān)系，需要認(rèn)真做好復(fù)檢，及時(shí)調(diào)整。此外,確定錨固點(diǎn)后，要鑿開錨板處的混凝土板，利用鑿巖機(jī)，將鉆頭中心與錨定點(diǎn)對(duì)齊，完成鉆孔操作，并清理碎屑，通過混凝土砂漿、涂環(huán)氧膠溶液等，使錨定板的外表面與梁頂部的外表面平行，利用水泥混凝土保護(hù)層來保護(hù)錨定點(diǎn)。

（四）安裝與張拉預(yù)應(yīng)力筋

安裝前要詳細(xì)檢查主要工程錨固部分的狀態(tài)，在確保錨點(diǎn)固定牢靠、螺栓擰緊、水平滑塊固定、水平鋼筋位置正確后，結(jié)合公路橋梁工程施工的實(shí)際情況選擇合適的張拉法按照規(guī)范要求安裝，控制預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲線形狀，確保預(yù)應(yīng)力值、伸長(zhǎng)率等滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

目前有以下幾種預(yù)應(yīng)力張拉法：一是橫向收緊張拉法。將預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝在梁體下邊緣，在梁端彎起，在預(yù)應(yīng)力鋼筋水平段的中點(diǎn)收緊對(duì)稱鋼筋，由此產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。二是縱向張拉法。在梁底布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，在導(dǎo)向塊的位置彎起，順著梁頂張拉。三是豎向張拉法。將預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)稱布置在梁肋兩側(cè)，在預(yù)應(yīng)力筋中部豎直向上張拉。

（五）壓漿施工

作為體外預(yù)應(yīng)力加固施工的最后一步，也是其中非常關(guān)鍵的一步，為了保證技術(shù)實(shí)施質(zhì)量，張拉完成后的24小時(shí)內(nèi)必須通過相同施工條件下的模擬試驗(yàn)，確定壓漿密度、壓漿設(shè)備工作時(shí)的相關(guān)參數(shù)，確保其符合實(shí)際施工要求。同時(shí)，為了更好地控制壓漿施工質(zhì)量，一般采用手動(dòng)壓漿機(jī)，控制好壓漿時(shí)間和穩(wěn)定性，從而達(dá)到合格的壓漿密實(shí)度質(zhì)檢指標(biāo)，滿足加固壓漿施工的質(zhì)量要求。

四、結(jié)語(yǔ)

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁加固中具有良好的加固效果，作為一種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為突出的橋梁加固改造技術(shù)，可以快速恢復(fù)公路橋梁使用狀態(tài)，強(qiáng)化橋梁的承載能力，提升橋梁工程的質(zhì)量，減緩橋梁的老化時(shí)間，并且從工程建設(shè)角度來說，工期和工程造價(jià)都更容易控制，施工更容易開展，投資綜合效益更明顯。