橋梁體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究

曹俊萍

【摘要】近年來，我國的橋梁建設(shè)的發(fā)展迅速，舊橋由于鋼筋受到銹蝕或超載使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，易出現(xiàn)裂縫或變形，從而造成安全隱患，此時可采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固橋梁，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅適用范圍廣泛，還具有方便施工、造價經(jīng)濟、對原橋結(jié)構(gòu)損傷較小等優(yōu)點。文章首先介紹了體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁結(jié)構(gòu)體系，然后詳細分析了其轉(zhuǎn)向裝置配筋設(shè)計和鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系構(gòu)造設(shè)計。通過體外預(yù)應(yīng)力對橋梁的加固設(shè)計，有效提升了橋梁承載能力，能夠使橋梁結(jié)構(gòu)更加安全。

【關(guān)鍵詞】橋梁體外預(yù)應(yīng)力;施工技術(shù);研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.145

體外預(yù)應(yīng)力是一項重要的后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)，主要是指將設(shè)置在承載結(jié)構(gòu)主體以外的預(yù)應(yīng)力筋施加一定預(yù)應(yīng)力，以此形成完整的預(yù)應(yīng)力體系。在橋梁工程中通過對該技術(shù)的合理應(yīng)用，能消除由于荷載產(chǎn)生的對結(jié)構(gòu)有不利影響的內(nèi)力，從而提高結(jié)構(gòu)整體承載力。

1、體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造

1.1體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的錨固系統(tǒng)

體外預(yù)應(yīng)力錨固體系的主要部件有錨具、錨固塊及鋼墊板等，錨固體系通常分為兩類，分別為可更換式和永久式。

1.2體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的減振系統(tǒng)

對于體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，主要對梁體與體外筋進行固有振動特性分析，因為體外預(yù)應(yīng)力筋只能借助轉(zhuǎn)向塊和錨固端給予混凝土梁體一定壓力，才能在加載過程中傳遞力的變化，然而并沒有對轉(zhuǎn)向塊起到限制作用，所以和體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋不同，其變形和振動皆脫離梁體。分析體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)振動的特性是為了當結(jié)構(gòu)振動受外力影響時，能夠確保梁體、體外預(yù)應(yīng)力筋所固有的振動頻率和外動力荷載的頻率有所不同，防止梁體、體外預(yù)應(yīng)力筋以及外動力荷載出現(xiàn)共振。體外預(yù)應(yīng)力加固梁的振動主要受到梁體及體外預(yù)應(yīng)力索的影響。橋體外索減振裝置主要是通過選擇減振橫梁配合減振支架的方式來進行設(shè)置。具體操作如下：（1）在箱梁兩腹板中間部分放置減振橫梁，確保方向為橫向。橫梁由兩根槽鋼組成，將其放置于體外索下方，且緊挨護套管放置。（2）在橫梁兩側(cè)用鋼板進行錨固，同腹板連接，并按照6m的間隔距離逐個固定減振橫梁。減振支架包括墊塊、套管和支架三個基本結(jié)構(gòu)，其中墊塊使用橡膠材質(zhì)，套管為半圓形鋼材料，二者用來幫助緊固松散的體外束，然后使用鋼支架將體外束設(shè)置在減振橫梁上，將上方護套管拆除。為了增強整體的穩(wěn)定性和牢固性，需要在護套管中設(shè)計一種由橡膠墊和鋼板組成的收緊裝置，用來讓體外束更加緊密。此裝置一般按照3m的間隔進行安裝。

2、體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)缺點

2.1優(yōu)點

（1）錨固構(gòu)件的尺寸相對較小，有利于減輕自重，但不影響承載力。（2）對原結(jié)構(gòu)不會造成太大的損傷，對橋下凈空的實際影響很小。（3）對預(yù)應(yīng)力進行的實際布置比較靈活，可將橋梁病害情況作為依據(jù)實施全橋加固，亦可按照實際情況采取局部加固措施。（4）與混凝土結(jié)構(gòu)之間沒有黏結(jié)，因荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力及其變化都分散于整條預(yù)應(yīng)力筋，實際的應(yīng)力變化數(shù)值很小，對結(jié)構(gòu)的受力非常有利。（5）預(yù)應(yīng)力索的索力可根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整，所有預(yù)應(yīng)力筋均可進行更換，以便后續(xù)施工過程中進行保養(yǎng)和維護。

2.2缺點

（1）體外預(yù)應(yīng)力索主要布置于截面以外，無論是保護還是防腐都有較大的難度，容易受到外界因素的影響。（2）在錨固區(qū)和轉(zhuǎn)向區(qū)中，比較容易有應(yīng)力集中的情況，導(dǎo)致局部應(yīng)力相對較大，所以對錨固施工提出了很高的要求。（3）體外預(yù)應(yīng)力索的實際張拉力相對較小，無法最大限度發(fā)揮其強度較高的特點，而且對錨具和夾片也提出了更高的要求。（4）體外預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的變形與混凝土無法保持一致，在此情況下容易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失。

3、橋梁預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在實際應(yīng)用中的主要問題

3.1預(yù)應(yīng)力張拉

為充分提高預(yù)應(yīng)力早期強度，可通過摻入適量早強劑的方式而實現(xiàn)。正常情況下，完成混凝土的灌注施工且經(jīng)過3d后便可組織預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，此時混凝土的強度已經(jīng)上升至較高的水平，但其彈性模量依然相對較低，兩項指標出現(xiàn)增長沖突問題。早期混凝土可塑性較好，若采取的是預(yù)應(yīng)力提早張拉的方式，此時預(yù)應(yīng)力增長速度明顯加快，導(dǎo)致橋梁承受能力不足，隨之出現(xiàn)裂縫等病害。

3.2張拉力控制

在張拉力不合理的情況下，預(yù)應(yīng)力加固效果將大打折扣，出現(xiàn)橋梁施工質(zhì)量欠佳等質(zhì)量問題。預(yù)應(yīng)力張拉期間應(yīng)兼顧各項質(zhì)量影響因素，同時控制張拉力和預(yù)應(yīng)力鋼筋，使其處于相協(xié)調(diào)的狀態(tài)。在各類影響因素中張拉力的影響較為顯著，通常采取的是15級油壓張拉的方式，施工人員欠缺專業(yè)技能，在實際操作中易出現(xiàn)不同程度的誤差。若遇到多束預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，該問題將更為明顯。由于每束張拉力具有差異性，因此，預(yù)應(yīng)力鋼筋伸長值難以完全一致，產(chǎn)生的彈性模量無法統(tǒng)一，預(yù)應(yīng)力張拉反而出現(xiàn)適得其反的局面，發(fā)生預(yù)應(yīng)力張拉能力失控的現(xiàn)象。

3.3預(yù)應(yīng)力管道堵塞

部分施工人員的專業(yè)水平偏低，未依據(jù)規(guī)范完成混凝土灌注作業(yè)，或是缺乏行之有效的防護措施，明顯加大預(yù)應(yīng)力管道堵塞的概率，導(dǎo)致鋼絞線受到阻礙而無法順利通過，張拉力的作用難以得到有效發(fā)揮，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用效果欠佳，在影響橋梁施工質(zhì)量的同時存在工期延長、成本增加等問題。針對預(yù)應(yīng)力管道堵塞問題，最為關(guān)鍵的是依據(jù)規(guī)范將管道安裝到位，經(jīng)過計算后確定管道鋼筋的具體位置，由此避免管道鋼筋彎曲現(xiàn)象，使預(yù)應(yīng)力管道足夠通暢。

3.4體外施工的技術(shù)要點

（1）定位滑塊墊板和錨固支座，于橋梁底部錨桿重心處設(shè)置滑塊墊板，在橋梁兩端確定螺栓孔的位置并做好標記。（2）做好上錨固定的放樣定位工作，具體應(yīng)以單梁頂面縱橫向為基準而確定，經(jīng)過檢測后確定錨固點與兩端的間距。（3）設(shè)置上錨固點，若采取的是端面上錨固定的方式，則要分析預(yù)應(yīng)力鋼筋的合適安裝位置，在橋面鑿出兩個斜孔（角度應(yīng)與斜筋保持一致），隨后再鑿去橋面鋪裝層，在該處均勻涂抹環(huán)氧膠液，以不影響混凝土保護層厚度為基本前提，完成橋梁頂部的上錨固定作業(yè)。

結(jié)語：

綜上所述，在加固橋梁時，選擇體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)不僅能夠增強既定橋體自身的抗彎和抗剪承載水平，還能夠提高實際施工環(huán)節(jié)中使用材料的利用率，同時減少管道摩擦損失。且在作業(yè)時，預(yù)應(yīng)力筋使用靈活，同時也具有安全可靠等特點。通常情況下，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)擁有其他結(jié)構(gòu)鮮明的使用優(yōu)勢，如能針對具體結(jié)構(gòu)調(diào)換索。隨著研究的進一步深入及新材料的不斷投入使用，必定會為體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不斷完善提供更好的條件，從而為橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的更好發(fā)展提供廣闊前景。

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