論橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工

魏家平

（重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司 重慶 401120）

論橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工

魏家平

（重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司 重慶 401120）

在橋梁工程的建設(shè)施工中，對于橋體結(jié)構(gòu)承受能力和受力情況的改善施工至關(guān)重要，而預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)揮了良好的結(jié)構(gòu)加固作用，其應(yīng)用的價值非常突出，且其應(yīng)用范圍較為廣泛。本文重點針對橋梁施工中，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實際應(yīng)用進行了簡要探討，以供參考。

橋梁；體外預(yù)應(yīng)力；加固施工

1 引言

在橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生問題時，需要采取必要的加固措施，對其結(jié)構(gòu)的受力加以改善，加固的主要部分是橋梁的梁體結(jié)構(gòu)，從而改善橋梁的整體受力情況，提高其承載能力。應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅僅能夠加固橋梁的主體結(jié)構(gòu)，還不會對主體結(jié)構(gòu)帶來附加的不良影響，因此是不可多得的優(yōu)良技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于橋梁加固工程中。

2 橋梁加固中預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

2.1 技術(shù)概述

橋梁施工中常見的梁體結(jié)構(gòu)形式有懸臂梁、簡支梁和連續(xù)體梁，橋梁經(jīng)過長期使用之后，往往會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上的病害問題，影響其穩(wěn)定性，因此需要采用必要的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，提高橋梁的使用安全系數(shù)。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)應(yīng)用于橋梁加固中，可使梁體局部明顯減少或避免可能產(chǎn)生的裂縫，并能降低梁體撓度，梁體各結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)盡可能達(dá)到比較合理的狀態(tài)。較為常見的預(yù)應(yīng)力技術(shù)包括粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、高強負(fù)荷纖維預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)和體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。

其中，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工材料，通常采用的是無粘結(jié)鋼絞線、槽鋼及粗鋼筋材料的組合。其原理在于使用體外索，對橋梁上部結(jié)構(gòu)加固，利用張拉體外索在梁下部受拉區(qū)，對梁體形成偏心預(yù)壓力，梁體基于此作用發(fā)生上拱，減小荷載撓度，從而改善梁體的受力情況，提高其承載能力。此方法對于橋梁的正常使用和行車時限等方面幾乎不會產(chǎn)生影響，且不改變梁體原結(jié)構(gòu)構(gòu)造，因而非常適用于連續(xù)箱體大跨度橋梁的加固施工。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

（1）體外預(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)體系可以根據(jù)實際需要，設(shè)計成可更換、可補拉、固定等不同的形式。這樣，通過可更換的體外預(yù)應(yīng)力鋼筋就能夠更好地對橋梁進行維修、加固和保養(yǎng)。

（2）在對橋梁進行加固的時候，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以讓施工過程變得更加方便。因為體外配筋形式的加固技術(shù)本身并不需要灌漿，因此就可以采用全年形式的施工，還可以使承載力消弱的情況消失。即使在寒冷地區(qū)進行施工時，也可以避免在梁肋中加設(shè)管道的形式，這樣對橋梁施工有著十分重要的現(xiàn)實意義。

（3）體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)中混凝土的使用能夠提高梁體耐久性，降低鋼筋束出現(xiàn)摩擦問題的幾率。

3 公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)施工方法

3.1 縱向施工法

縱向張拉法，等同于橫向張拉法，是將一定的預(yù)應(yīng)力施加到梁體中，將預(yù)應(yīng)力拉桿鋼筋布置在底部，彎起鋼筋的兩端，然后，在梁的頂板或者腹板上進行錨固處理，接下來順著頂梁或者底梁完成縱向的張拉，從而對降低梁的剪力施加作用，進而提升梁體的抗剪能力。

3.2 橫向張拉法

該方法通常適用于兩端距離較短的橋梁工程，主要的施工方法如下：將拉桿在橋底兩側(cè)設(shè)置出來，是梁體內(nèi)部存在一定的預(yù)應(yīng)力，以支撐橋梁的額外重力，從而有效提升橋梁的安全性，然后在橋梁兩端的任何一頭，拉近拉桿并使之彎起，將U形錨固板和拉桿焊接在一起，形成張拉。

3.3 豎向頂撐法

該方法的原理是將U形的剛錨固板設(shè)置在梁端底部。實際操作如下：將粗鋼筋拉桿沿著梁的底部設(shè)置出來，在錨固板上焊接拉桿的兩端，將張緊夾具設(shè)置在跨中或者梁跨徑的1/4處，并將其安裝于梁腹板的承托架上，進而提供給鋼筋拉桿提供一定的預(yù)應(yīng)力，在設(shè)計要求范圍之內(nèi)，控制鋼筋拉桿的預(yù)應(yīng)力，然后對梁地面和鋼筋拉桿用鋼筋混凝土砌塊采取必要的穩(wěn)固處理，這樣就能夠有效穩(wěn)固鋼筋拉桿，并將張拉力有效的保持在一個合理的范圍之內(nèi)，在完成了固定環(huán)節(jié)以后，可以拆除掉承托架和張緊夾，防銹處理鋼筋拉桿。

4 公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固具體案例

某大橋全長752m，在結(jié)構(gòu)上采用單箱單室連續(xù)剛構(gòu)，橋面寬度位27m。主橋采用雙肢薄壁結(jié)構(gòu)橋墩，箱梁頂橫坡只有20/a箱梁頂寬14m，底7.2m，懸臂3.3m。支點6.9m高，底板0.9m厚，跨中2.6m高，底板0.35m厚。箱梁懸臂部分為變截面，采用漸變二次拋物線完成箱梁高及底板厚度。

橋梁投入使用以來，在多種原因的影響下，主箱梁的連續(xù)剛構(gòu)產(chǎn)生如下病害：斜裂縫產(chǎn)生于邊跨內(nèi)箱梁現(xiàn)澆段腹板內(nèi)外表面，裂縫迅速增長，已修補裂縫重新產(chǎn)生較多開裂情況，并逐漸擴展，最大裂縫可達(dá)0.2mm寬。因此，擬在箱體內(nèi)采用鋼束布置體外縱向預(yù)應(yīng)力，使橋梁提高承載力，以達(dá)到一級公路標(biāo)準(zhǔn)，降低腹板主拉應(yīng)力，控制裂縫產(chǎn)生。

4.1 維修加固方法

采用腹板彎起束的體外預(yù)應(yīng)力鋼束進行加固，將防腐材料、外護套和環(huán)氧鋼鉸線、轉(zhuǎn)向裝置及錨固體系構(gòu)成體外預(yù)應(yīng)力索（見圖1）。高密度聚乙烯外護套具有防腐作用，轉(zhuǎn)向鋼管設(shè)置在轉(zhuǎn)向塊部位，采用可進行換索調(diào)索的錨具組成錨固體系，取450/a鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強度的張拉應(yīng)力。

圖1 體外預(yù)應(yīng)力加固示意圖

4.2 施工流程

施工準(zhǔn)備完成后，進行體外預(yù)應(yīng)力鋼束預(yù)放線，對隔板、齒板所在部位進行放樣，在橫隔板進行開孔并將其鑿毛，安裝鋼筋及鋼束穿束錨具，鋼束張拉應(yīng)保持對稱均衡，對橋梁線型進行測量后，安裝減震器及保護罩。

4.3 施工方法

4.3.1 鋼束預(yù)放線

體外預(yù)應(yīng)力鋼束預(yù)放線應(yīng)根據(jù)圖紙設(shè)計尺寸進行，確保原箱梁中是否存在無法處理的障礙。根據(jù)圖紙，現(xiàn)場將箱梁內(nèi)隔板及齒板部位放出，從箱梁分別向橋墩中心線兩側(cè)進行放線，校核應(yīng)參考距箱梁端部尺寸。墩頂橫隔板及跨中橫隔板由鋼束穿越，因轉(zhuǎn)向鋼管應(yīng)安裝至穿越橫隔板部位，可采用16cm最大外徑轉(zhuǎn)向鋼管，因此，可取直線段對橫隔板進行20cm直徑開孔。根據(jù)設(shè)計圖紙要求，應(yīng)將預(yù)埋件位置在安裝鋼筋時預(yù)留。采用雙面焊接方法連接植筋與齒板鋼筋，16mm鋼筋需焊接8cm，12mm鋼筋需焊接6cm。

4.3.2 穿鋼束

體外預(yù)應(yīng)力鋼束長度應(yīng)結(jié)合錨墊板問曲線、外露錨杯長度、張拉撐腳高度、錨板厚度、工具錨厚度等進行確定，在工廠下料加工完成鋼束成品索運到施工地。穿束的步驟如下：①運到橋面的鋼束及散索架，在散索架上安裝新鋼束并固定；②提示標(biāo)志及防護措施應(yīng)增設(shè)在鋼束存放區(qū)，避免發(fā)生不必要的損壞；③檢查在制作及運輸中鋼束拉索是否發(fā)生損傷，對驗收相關(guān)資料進行歸檔；④將所需鋼束編號在安裝前查明，散索牽引裝置應(yīng)設(shè)置在橋墩頂附近橋面，將轉(zhuǎn)向定位滾輪設(shè)置在第一個預(yù)埋鋼管與散索區(qū)之前，使鋼束順利從預(yù)埋鋼管進入；⑤根據(jù)產(chǎn)品要求將密封裝置和錨具依次穿入，以免發(fā)生鋼絞線打絞，并在支撐筒中鎖定鋼束螺母。

4.3.3 安裝預(yù)埋件和模板

采用搭接方法連接植筋與隔板鋼筋，搭接長度應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。對錨墊板、轉(zhuǎn)向鋼管中心部位確定后，轉(zhuǎn)點采用中心位置，對錨墊板、縱向姿態(tài)的轉(zhuǎn)向鋼管及其角度進行相應(yīng)調(diào)整，以確保鋼束豎彎平順。若鋼束距離頂板較近，在放線時可將頂板作為基準(zhǔn)面，距底板較近鋼束基準(zhǔn)面可采用底板，確保鋼束與原箱梁之問最小距離達(dá)到設(shè)計施工實際需要。安裝完成預(yù)埋件后，一定要對兩端開口進行封閉處理（避免進入混凝土），并焊接固定植筋或鋼筋骨架，確?；炷翝沧⑦^程中不產(chǎn)生移位或變形。

4.3.4 混凝土澆筑

安裝完成模板，并且驗收合格之后，可進行混凝土的澆筑施工。在模板內(nèi)箱梁的最高頂面，確定為齒板和隔板開孔部位，然后對隔板、齒板實施澆筑成形。澆筑齒板時，應(yīng)對兩端錨頭部位先澆，依次澆筑中間部位。澆筑密實混凝土應(yīng)對澆筑速度進行合理控制，澆筑應(yīng)慢速不可過快，但也要保證混凝土流動性及擴展度達(dá)到相應(yīng)要求。不可采用振動棒在澆筑過程中直接振搗，以避免發(fā)生混凝土離析現(xiàn)象，可利用木糙或橡膠錘對模板進行敲擊以確保混凝土達(dá)到一定密實度?；炷吝_(dá)2.5MPa強度后，將側(cè)模板予以拆除，通過灑水養(yǎng)護方法實施養(yǎng)護，養(yǎng)護應(yīng)超過一周時問。張拉體外預(yù)應(yīng)方定要在混凝土超過一周養(yǎng)護期，并達(dá)到95%設(shè)計強度后才能繼續(xù)操作。

5 結(jié)語

采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)對公路橋梁結(jié)構(gòu)進行加固施工，明顯提高了公路橋梁的結(jié)構(gòu)承載力，改善其受力狀態(tài)，從而保證加固處理的實際效果，增強公路橋梁結(jié)構(gòu)的行車安全。由于體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)操作簡單、便于執(zhí)行，應(yīng)用于原有道橋結(jié)構(gòu)改良中，可減少施工成本，且不會對交通正常通行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對提升整個橋梁改造的經(jīng)濟社會效益具有推動作用。

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U445.57

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1004-7344（2016）10-0144-02

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