橋梁加固工程中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用分析

劉德成

湖南省第二工程有限公司，湖南長沙 410000

體外預(yù)應(yīng)力作為橋梁加固工程中的主要技術(shù)手段，具有很好的施工效果，其優(yōu)勢在于在加固施工后不改變橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并提高橋梁的承載能力，從而達(dá)到改善橋梁結(jié)構(gòu)安全性能的目的。我國橋梁建設(shè)中有許多已經(jīng)歷經(jīng)時(shí)間的洗禮，有些在長期的使用過程中都受到了損傷或產(chǎn)生病害，導(dǎo)致橋梁的使用性能與功能的下降。為了能夠提高橋梁的使用壽命，保證使用年限，需要以加固工程的技術(shù)手段增強(qiáng)其實(shí)際作用，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用便能夠獲得較好的效果。

1 橋梁加固工程設(shè)計(jì)的原則

1.1 實(shí)際情況的檢測

橋梁結(jié)構(gòu)的加固有不同的類型，需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際情況進(jìn)行區(qū)分，以使用功能加固為目的、以承載力加固為目的、以耐久性加固為目的，這三類情況所應(yīng)該進(jìn)行的橋梁加固是不同的，需要在進(jìn)行加固工程設(shè)計(jì)之前進(jìn)行現(xiàn)場的檢測與分析，對(duì)橋梁的受損程度與病害情況進(jìn)行檢查與分析，并對(duì)具體原因進(jìn)行歸納，通過評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)處理，找準(zhǔn)橋梁結(jié)構(gòu)加固的目的，才能進(jìn)行針對(duì)性的施工。

1.2 橋梁加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合加寬設(shè)計(jì)進(jìn)行

橋梁加固工程中對(duì)于加寬設(shè)計(jì)應(yīng)盡量同步進(jìn)行，但橋梁加寬的寬度不多時(shí)，可以使橋梁盡量與加寬部分結(jié)合，通過加寬設(shè)計(jì)，能夠分散橋梁的負(fù)荷，從而增強(qiáng)加固作用。一般情況下，橋梁的加固工程中都會(huì)伴隨加寬設(shè)計(jì)，需要在施工時(shí)嚴(yán)格規(guī)范加寬寬度，避免新舊橋銜接不合理問題出現(xiàn)。

1.3 多種加固補(bǔ)強(qiáng)法同步進(jìn)行

橋梁結(jié)構(gòu)的加固方法可以分為兩類，一類是對(duì)橋梁截面尺寸與配筋的加大，這種方法能夠?qū)蛄撼兄乇∪醯臉?gòu)件起到加固作用，從而保障橋梁結(jié)構(gòu)的加固目的。另一類是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)的體系，以調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方式減輕橋梁的負(fù)擔(dān)，降低橋梁負(fù)荷，從而達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的原理

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁的多種加固技術(shù)中屬于主動(dòng)加固法，通過新舊混凝土結(jié)合的方式達(dá)到對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的目的，能夠改善并提高橋梁的承載能力，并且在針對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形時(shí)使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠獲得更好的實(shí)際效果。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用與橋梁結(jié)構(gòu)加固中，需要考慮橋梁混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋梁原有的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)，通過體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行的加固，應(yīng)在不改變橋梁原有結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的情況下，增加一部分的混凝土用料。這是由于新增的混凝土與原有的混凝土構(gòu)件的變形不同。而當(dāng)原有的混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞時(shí)，盡管無法使新增的混凝土也處于極限的狀態(tài)，但隨著混凝土的加入會(huì)增加原有構(gòu)建的應(yīng)變力，混凝土的整體性也會(huì)受到加強(qiáng)。總的來說，通過體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用，能夠加強(qiáng)新澆筑的混凝土抗剪切強(qiáng)度，并且當(dāng)原有混凝土與新加入混凝土結(jié)合時(shí)，結(jié)合面的抗剪切強(qiáng)度是較小的，在施工過程中需要對(duì)加固技術(shù)進(jìn)行具體的計(jì)算，以配置鋼筋等方式來增加結(jié)合面的抗剪切承載力，從而有效保障橋梁結(jié)構(gòu)的加固質(zhì)量與安全穩(wěn)定性能。

3 橋梁加固工程中體外預(yù)應(yīng)力體系的施工工藝特點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固工程中的優(yōu)勢明顯，能夠在不改變橋梁原有結(jié)構(gòu)狀態(tài)的同時(shí)促進(jìn)橋梁承載能力增加，這種方式對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的改變較小，還能夠增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用使得結(jié)構(gòu)應(yīng)力的狀態(tài)主動(dòng)改變，在橋梁加固效果上更為明顯。

3.1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點(diǎn)

由于橋梁結(jié)構(gòu)的加固會(huì)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷與病害程度而不同，因而在橋梁結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)選擇上需要以能夠靈活布置的技術(shù)為主，所采取的加固措施也應(yīng)該能夠根據(jù)加固情況而改變。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有這種優(yōu)勢，能夠根據(jù)損傷與病害的部位加強(qiáng)處理力度，對(duì)其余部位的處理力度適當(dāng)減弱，具有較好的靈活性；橋梁加固工程技術(shù)中使用的施工工具需要有一定的連接特性，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)中體外索與錨固位置結(jié)合連接，能夠在連接結(jié)構(gòu)上降低摩擦阻力的損失并分散由于荷載形成的應(yīng)力，將其分散于應(yīng)力筋的全部長度上。這種方式進(jìn)行的連接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力變化值會(huì)較小，不僅能夠提高體外索的利用率，還有利于增強(qiáng)受力結(jié)構(gòu)；一般來說，錨固與轉(zhuǎn)向構(gòu)件間的結(jié)構(gòu)比較靈活，能夠根據(jù)施工特點(diǎn)進(jìn)行多種變化，在橋梁加固工程中設(shè)置這類結(jié)構(gòu)，能夠保護(hù)橋下的凈空、跨進(jìn)與橋梁結(jié)構(gòu)的美觀；與其他的橋梁加固技術(shù)相比，體外預(yù)應(yīng)力體系的自重較小，不需要采取另外的措施對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固措施，提高施工效率的同時(shí)也減少了施工成本；體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)中對(duì)于預(yù)應(yīng)力施加的程度應(yīng)結(jié)合索力進(jìn)行增減。

3.2 施工技術(shù)結(jié)合橋梁病害進(jìn)行針對(duì)性設(shè)置

橋梁加固工程中使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠獲得較好效果，但也需要對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用。在橋梁加固施工工程進(jìn)行的期間經(jīng)常需要對(duì)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，一般常見的設(shè)置類型有頂板體外索、腹板體外索、底板體外索、通長索等。以通長索的設(shè)置方式能夠形成空間曲線，借助轉(zhuǎn)向進(jìn)行多點(diǎn)傳力，可以很好地達(dá)到改善整體應(yīng)力結(jié)構(gòu)的目的，從而提高橋梁的體外預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備。

3.3 體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的缺點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力在橋梁加固工程中具有一定優(yōu)勢，同時(shí)也有其自身的缺陷。首先，體外索作為體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵材料，長時(shí)間暴露于施工結(jié)構(gòu)之外，容易造成腐蝕生銹，需要采取適宜的防腐措施，減少體外索受損；其次，錨固與轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力容易集中于一處，這對(duì)錨固與轉(zhuǎn)向構(gòu)件的施工產(chǎn)生了新的要求，需要通過科學(xué)的技術(shù)手段減少應(yīng)力集中的情況，但同時(shí)也會(huì)加強(qiáng)加固技術(shù)的施工難度；最后，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用中對(duì)于錨具與夾片施工的要求較多，又受到體外索張拉力不強(qiáng)的影響，使得鋼絞線的強(qiáng)度很難發(fā)揮，從而導(dǎo)致錨具與夾片的施工受到影響，產(chǎn)生更為嚴(yán)格的要求，造成體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的難度上升。

4 橋梁加固工程中體外預(yù)應(yīng)力加固措施

4.1 下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法

橋梁加固工程的類型不同，加固技術(shù)的使用也會(huì)不同，當(dāng)橋下凈空條件適宜的情況下，可以采取梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿體系的方式加固橋梁結(jié)構(gòu)。采用這種技術(shù)需要施工人員將粗鋼筋錨固到橋梁一端的橫隔板上，改變支撐點(diǎn)的位置，從而調(diào)整拉桿上的拉力，達(dá)到橋梁所需的承載力。針對(duì)張拉力可以采取不同方法。一是采取橫向收緊張拉法。由施工技術(shù)人員將粗鋼筋分兩層布置于橋肋底面兩側(cè)，在靠近橋梁端的位置適當(dāng)彎曲并固定。在這個(gè)過程中，粗鋼筋充當(dāng)拉桿，固定位置需要與橋梁端的鋼制錨固板緊密連接并焊接在一起。為了能夠在梁體位置形成相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力，需要在粗鋼筋彎曲的位置以短鋼筋形成支撐，并在縱向位置按照間距設(shè)置撐棍與螺栓，最后加以收緊器的使用，能夠很好地使拉桿橫向受緊并受力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力；二是采取豎向頂撐張拉法。這種方式一般作用于橋端底部，在底部設(shè)置U型鋼錨固板，并設(shè)置拉桿，將拉桿焊接與U型鋼錨固板上。另外，在梁跨徑處與徑中需要設(shè)置張緊夾具，以便向拉桿施加預(yù)應(yīng)力，張緊夾具可以安裝于梁腹或承托架之上，但拉桿滿足設(shè)計(jì)應(yīng)力值后可以進(jìn)行固定，固定的方式一般采用鋼筋混凝土墊塊，將拉桿與梁底面維持于契合狀態(tài)，這樣能夠獲得較好的張拉力。對(duì)于張緊夾具與承托架等的防銹工作需要及時(shí)到位，避免產(chǎn)生腐蝕生銹，造成損害。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法

針對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固，可以采取鋼絲束加固法，在技術(shù)手段上，需要沿著梁肋側(cè)面以曲線形設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絲束。但是鋼絲束的位置確定有一定難度，為了能夠根據(jù)曲線的線型進(jìn)行鋼絲束的固定，需要在梁低設(shè)置定位箍圈，一般將間距設(shè)置為0.5～1m范圍設(shè)置箍圈，同時(shí)也可以采用在梁肋側(cè)面埋設(shè)定位銷的方式進(jìn)行定位。在鋼絲束的使用時(shí)，兩端的頭需要從梁端翼緣板上的斜孔中穿過，最終達(dá)到梁頂錨固位置。由于鋼絲束材料容易出現(xiàn)腐蝕生銹，因此，需要對(duì)鋼絲束增加保護(hù)導(dǎo)管，或在張拉后利用混凝土漿進(jìn)行包裹。

5 結(jié)語

體外預(yù)應(yīng)力作為橋梁加固工程施工技術(shù)中較為靈活的一類加固技術(shù)，與其他的加固技術(shù)相比，不僅能夠主動(dòng)將結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀況進(jìn)行改善，還能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。該技術(shù)應(yīng)用于橋梁加固工程中具有較好的發(fā)展空間與應(yīng)用前景。盡管體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)有其自身缺點(diǎn)，但在具體的操作過程中，能夠通過實(shí)際的方法得到適當(dāng)?shù)慕鉀Q。并且從體外預(yù)應(yīng)力的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)而言，下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法與鋼絲束加固法都能夠起到很好的加固補(bǔ)強(qiáng)作用，為橋梁加固工程提供技術(shù)手段，增加橋梁加固工程的穩(wěn)定性與耐久性。