高速公路橋梁維修中新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

車瑤

摘要：隨著時(shí)間的推移，高速公路橋梁在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)病害問題，影響正常使用且極易造成嚴(yán)重的安全事故。因此，提出了高速公路橋梁維修中新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)還分析了在高速公路橋梁維修中應(yīng)用新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，規(guī)避施工中該技術(shù)存在的問題；最終明確在高速公路橋梁維修中，先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以預(yù)制維修構(gòu)件，無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可連接混凝土箱梁，預(yù)應(yīng)力碳纖維板（CFRP）加固技術(shù)可運(yùn)用于橋梁的維修加固施工。通過對(duì)該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行深入分析，為其在實(shí)踐中的應(yīng)用及推廣打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高速公路??橋梁維修???預(yù)應(yīng)力技術(shù)???新型施工

Application?of?a?New?Prestressing?Technology?in?the?Maintenance?of?Highway?Bridges

CHE?Yao

（Gansu?Construction?Traffic?Construction?Co.，?Ltd.，?Lanzhou，?Gansu?Province，?730030?China）

Abstract：?Over?time，?highway?bridges?will?have?disease?problems?in?operation，?which?will?affect?their?normal?use?and?easily?cause?serious?safety?accidents，?so?this?paper?proposes?the?application?of?a?new?prestressing?technology?in?highway?bridge?maintenance.?It?analyzes?the?advantages?of?applying?the?new?prestressing?technology?in?the?maintenance?of?highway?bridges?and?avoids?the?problems?of?this?technology?during?construction?through?its?key?application?points.?Finally，?it?clarifies?that?in?the?maintenance?of?highway?bridges，?the?pre-tensioned?prestressing?technology?can?be?used?to?prefabricate?maintenance?components，?the?unbonded?prestressing?technology?can?connect?concrete?box?girders，?and?that?the?prestressed?carbon?fiber?reinforced?plastic?（CFRP）?reinforcement?technology?can?be?applied?to?the?maintenance?and?reinforcement?construction?of?bridges.?This?paper?makes?an?in-depth?analysis?of?the?key?points?of?this?technology，?which?lays?a?solid?foundation?for?its?application?and?promotion?in?practice.

Key?Words：?Highway;?Bridge?maintenance;?Prestressing?technology;?New?construction

在高速公路運(yùn)行中，必須對(duì)工作狀態(tài)較差的橋梁進(jìn)行緊急加固[1]。在選擇加固技術(shù)時(shí)，既要兼顧技術(shù)本身的使用性能，又要兼顧技術(shù)的便捷性，因此必須在保證高速道路安全的前提下，采用能實(shí)現(xiàn)加固效果的技術(shù)。在眾多的養(yǎng)護(hù)與加固技術(shù)中，新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)是最先進(jìn)、最有效的[2]。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一項(xiàng)新興的現(xiàn)代建筑技術(shù)，它通過對(duì)某一特定的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先加壓，以消除其自身的壓力，并將其所承受的外力轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，使其達(dá)到穩(wěn)定和安全的目的[3]。本文分析了在高速公路橋梁維修中應(yīng)用新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并探析了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的要點(diǎn)，以規(guī)避施工中該技術(shù)存在的問題；提出在高速公路橋梁維修中，先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以應(yīng)用于加預(yù)制維修構(gòu)件，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可連接混凝土箱梁，預(yù)應(yīng)力碳纖維板（CFRP）加固技術(shù)可運(yùn)用在橋梁維修加固施工中。此方法通過改變預(yù)應(yīng)力的多種形式，把預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)化成內(nèi)荷載，從而增強(qiáng)整體的抗壓強(qiáng)度，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定。

1在高速公路橋梁維修中應(yīng)用新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力是建筑工程中產(chǎn)生的應(yīng)力[4]。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展較快的一項(xiàng)工程技術(shù)，它是對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力的一種施工技術(shù)，包括內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)和外預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中的優(yōu)勢(shì)：在工程施工中，既可以使用機(jī)械設(shè)備，也可以采取電熱等方法來進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工[5]。在高速公路橋梁中應(yīng)用內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以保證施工質(zhì)量和安全性。

外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路橋梁施工中的優(yōu)越性：在工程施工中，對(duì)已夾持預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨具進(jìn)行張拉，而后在對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工。在對(duì)高速公路橋梁開展施工的過程中，加強(qiáng)外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的充分應(yīng)用，對(duì)原有的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，就可以嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)的形態(tài)或預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)，達(dá)到工程建設(shè)的要求。

2預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)存在的問題

2.1控制張拉力

我國(guó)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，相關(guān)的規(guī)定、法律和制度等還不完善，在工程實(shí)踐和施工工作方面缺少施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持。這不僅會(huì)影響項(xiàng)目的質(zhì)量，還會(huì)阻礙整個(gè)建筑工程的發(fā)展，所以亟須從內(nèi)容和專業(yè)性入手，確保我國(guó)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平獲得提升。此外，在具體施工階段，大部分施工人員都未接受專門的技術(shù)培訓(xùn)，導(dǎo)致他們無法對(duì)張力進(jìn)行精確控制，還會(huì)出現(xiàn)各種各樣的誤差，不止對(duì)施工工作的穩(wěn)定性造成影響，還會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形等問題，更甚者產(chǎn)生一連串的質(zhì)量問題。所以，在開展預(yù)應(yīng)力施工的環(huán)節(jié)中，企業(yè)應(yīng)聘用大量專業(yè)能力強(qiáng)、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)豐富的人才，參與施工方案的擬定，可以通過多元化培訓(xùn)、技術(shù)交底等方式，使他們掌握更多技術(shù)和技能，為后續(xù)階段的施工奠定基礎(chǔ)。而在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力控制時(shí)，由于管線的偏移和彎管所引起的摩擦?xí)?duì)其造成一定的影響。

因此，必須在施工前進(jìn)行精確的測(cè)量和放樣，并嚴(yán)格按照要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道的安裝，防止由于人為原因造成的管道彎曲、移位等問題?？刂茝埨Φ姆椒ㄊ菍?duì)張拉力和伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙重控制。對(duì)張拉力控制進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，結(jié)果表明實(shí)際的伸長(zhǎng)量和理論上的偏差相符，完全貼合設(shè)計(jì)要求。

2.2拉張時(shí)間

在對(duì)高速公路橋梁項(xiàng)目開展施工時(shí)，為了優(yōu)化混凝土的強(qiáng)度，很多企業(yè)都會(huì)采用早強(qiáng)劑來完成澆筑工作，并對(duì)混凝土做好張拉處理，直到其滿足預(yù)期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，才會(huì)繼續(xù)后續(xù)階段的施工。但若是混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，那么其彈性模量就會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的增大，還會(huì)讓原本的結(jié)構(gòu)受到損壞，影響到橋梁的承載能力，引發(fā)嚴(yán)重的混凝土開裂問題。結(jié)果表明，采用早期強(qiáng)化劑對(duì)混凝土的性能影響較大，不能滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求。

2.3預(yù)應(yīng)力鋼筋滑絲和斷絲

由于張拉時(shí)的種種因素，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)脫絲、斷裂等情況，使得預(yù)應(yīng)力筋面對(duì)受力不均勻等問題，很難產(chǎn)生較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，縮短整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用年限。所以，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼索的滑絲數(shù)和斷絲量進(jìn)行控制。加強(qiáng)對(duì)原料質(zhì)量的控制，加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。

3預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工要點(diǎn)

3.1鋼筋的安裝

在高速公路橋梁的建設(shè)中，必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行鋼筋的裝配，防止預(yù)應(yīng)力鋼的損壞，確保高速公路橋梁的安全。為了防止鋼筋損壞，建筑單位要采取有效的措施，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行保護(hù)，在施工過程中要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，并保證將預(yù)應(yīng)力筋綁扎好后，再對(duì)其進(jìn)行加固。

3.2后張拉法在橋梁工程中的應(yīng)用

在后張預(yù)應(yīng)力施工中，不僅要按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加固，而且要禁止使用氣割、電割等方式，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整鋼筋的長(zhǎng)度使用砂輪割機(jī)進(jìn)行切割。工人應(yīng)對(duì)剪下的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行檢驗(yàn)，并按照設(shè)計(jì)圖紙上所列的數(shù)量，將鋼絞線整理好后進(jìn)行編號(hào)，并捆牢防止相互絞結(jié)，并用濕布包扎，防止鋼絲被火花燙傷。施工中，必須嚴(yán)格按檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管線的安裝與固定，并確保錨桿張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范的要求，從而防止管線滲漏。

4高速公路橋梁維修中新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

在高速公路橋梁工程中，新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要有兩種，一種是外部預(yù)應(yīng)力；另一種是內(nèi)向預(yù)應(yīng)力。機(jī)械法施工技術(shù)包括多種施工方法，是目前常用的預(yù)應(yīng)力方法。在高速公路橋梁維修中，新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用包括如下幾個(gè)方面。

4.1先張法技術(shù)在橋梁維修預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用

所謂先張法，即先在張拉臺(tái)座上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，再將其暫時(shí)固定在臺(tái)面上，再進(jìn)行澆筑，當(dāng)混凝土達(dá)到80%的強(qiáng)度后將其放松，當(dāng)鋼筋收縮時(shí)結(jié)合力會(huì)向混凝土施加預(yù)應(yīng)力。

在張拉前，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙要求選用適當(dāng)?shù)囊簤呵Ы镯敽陀捅恚源_保施工的安全。選用的千斤頂應(yīng)符合一次性鋼筋張拉時(shí)的伸長(zhǎng)值要求，其噸位為鋼筋張拉力的1.5～2倍，油表選用不小于1.5級(jí)，壓力讀數(shù)為計(jì)算值的1.5～2倍，使用前要配合檢查，使用200次后必須重新進(jìn)行校驗(yàn)。在達(dá)到應(yīng)力值和延伸值后，保持5?min，使預(yù)應(yīng)力筋松弛后，再次張拉。制造末端錨具時(shí)，應(yīng)充分考慮鋼絲繩的需要，錨具的外部是開放的，深度應(yīng)以有效地錨固鋼絲繩為準(zhǔn)；在安裝錨點(diǎn)之前，將刻槽的位置打磨為一個(gè)粗糙的平面后鉆入全螺紋螺桿。先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)便，造價(jià)低，工期短，且受力良好，可充分保障工程的質(zhì)量，值得廣泛應(yīng)用于一般大型高速公路工程。施工單位將預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于高速公路橋梁的施工中，可有效改善結(jié)構(gòu)抗拉應(yīng)變和承載力，減少因受壓引起的混凝土變形。

4.2無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土箱梁中的應(yīng)用

在20世紀(jì)80年代中期我國(guó)開始推廣和使用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如成都浦江雷河橋、焦作幸福河橋、南海北江金沙大橋、濮陽(yáng)市金堤河宋海大橋等工程。隨著對(duì)結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行研究和實(shí)踐，局部預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也日益廣泛。在混凝土箱梁的施工中，既要做好預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)備，又要對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行檢驗(yàn)。在工程中，必須認(rèn)真嚴(yán)格地進(jìn)行鋼筋綁扎、焊接作業(yè)，遵守設(shè)計(jì)規(guī)范以提高工程質(zhì)量。為探究粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土箱梁中的應(yīng)用，案例中橋上部為30?m簡(jiǎn)支小箱梁，兩根梁為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，其余為粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。

在高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)中，不粘結(jié)局部預(yù)應(yīng)力混凝土梁的縱向預(yù)應(yīng)力筋都按曲線排列，這使施工過程大為簡(jiǎn)化，工期大為縮短。對(duì)于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其施工程序如下：鋪層→預(yù)應(yīng)力筋→綁扎調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋→進(jìn)行編束→澆筑混凝土。

4.3預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固技術(shù)在施工中的應(yīng)用

在高速公路橋梁建設(shè)中，通常采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)主承重部位進(jìn)行加固的方式，以改善結(jié)構(gòu)的承載力和使用壽命。在國(guó)內(nèi)，常采用的加固技術(shù)主要有橋面加固、粘貼鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等。施工前，要做好現(xiàn)場(chǎng)勘察、施工設(shè)計(jì)等工作，敲掉需要修補(bǔ)的混凝土表面易碎區(qū)域，鑿掉表面剝落、空鼓、腐蝕等缺陷，鑿掉質(zhì)量差的地方后再用水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，清除表面污物進(jìn)行倒角處理，并打磨成弧形，以確保修補(bǔ)部位的干燥整潔；主劑、硬化劑按規(guī)定的配比進(jìn)行底涂操作，然后自然干燥，1～2?d后膠水固化，再進(jìn)行下一道工序；修補(bǔ)不平坦部分后，采用特殊的環(huán)氧樹脂，將碳纖維布直接涂于混凝土底層，并按設(shè)計(jì)要求的大小、層數(shù)進(jìn)行切割，由上往下、從左到右粘貼碳纖維織物。

施工工藝與質(zhì)量加固效果有直接的聯(lián)系，施工工藝成為施工質(zhì)量是否可靠的關(guān)鍵，預(yù)應(yīng)力CFPR技術(shù)在公路橋梁的緊急加固中的施工工藝流程如下：施工前準(zhǔn)備→修復(fù)破損部位→底涂補(bǔ)平作業(yè)→下層粘接樹脂工序→粘貼碳纖維板→加工并處理貼片表面。

5?結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路橋梁的維修和加固中得到了迅速的發(fā)展與完善。在高速公路橋梁維修中，先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)可預(yù)制維修構(gòu)件，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可連接混凝土箱梁，預(yù)應(yīng)力碳纖維板（CFRP）加固技術(shù)可運(yùn)用在橋梁維修加固施工中。采用新型預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，既可以恢復(fù)構(gòu)件的整體剛度，又可確保其工作性能和耐久性，同時(shí)有效地改善結(jié)構(gòu)承載力，減少材料的消耗，降低加固項(xiàng)目成本。在今后的發(fā)展中，應(yīng)持續(xù)對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到提高工程質(zhì)量的目的。

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