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      體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁加固中的施工分析

      2020-07-12 11:45:53肖祖?zhèn)?/span>
      運(yùn)輸經(jīng)理世界 2020年7期
      關(guān)鍵詞:梁體鋼絞線張拉

      文/肖祖?zhèn)?/p>

      1 前言

      體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是目前最為普遍的一種前后預(yù)應(yīng)力體系形式,在時(shí)代的高速發(fā)展進(jìn)程下,已經(jīng)是預(yù)應(yīng)力應(yīng)用技術(shù)的要點(diǎn)。該技術(shù)通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋的布置方式在混凝土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)外設(shè)置預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式,對(duì)比分析該技術(shù)和傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力筋布置的形式,具體是粘結(jié)或者無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的形式。當(dāng)前的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)被大量的應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、大跨度的建筑工程中,并且能夠加固施工混凝土橋梁結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下所示:簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力筋曲線、降低摩擦力;混凝土結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)比較小,能夠有效減小自重;可以根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的更換處理,做好系統(tǒng)功能的檢測(cè)和維護(hù);施工操作簡(jiǎn)單便捷。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋和混凝土截面是處于分離的狀態(tài)中,能夠保證結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性得以提升。

      2 技術(shù)組成

      橋梁為公路項(xiàng)目的重要組成結(jié)構(gòu),當(dāng)前我國(guó)很多的橋梁都是在20 世紀(jì)70~80年代設(shè)計(jì)和建設(shè)的,運(yùn)營(yíng)時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)。早期建設(shè)的橋梁項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較低、承載性能比較差,嚴(yán)重影響交通的正常運(yùn)行,尤其是當(dāng)前很多重型、大型車輛進(jìn)入到交通道路中,導(dǎo)致公路運(yùn)行的安全性、通暢性難以滿足要求,橋梁在運(yùn)行中因?yàn)樽匀画h(huán)境和使用條件的侵蝕影響。當(dāng)前有些公路橋梁項(xiàng)目因?yàn)樵O(shè)計(jì)水平比較低根本不能滿足交通的運(yùn)行需要,橋梁無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用,嚴(yán)重阻礙我國(guó)交通領(lǐng)域的發(fā)展。對(duì)于舊橋、危橋可以實(shí)施必要的加固施工,使橋梁的預(yù)應(yīng)力效果滿足要求,橋梁的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量合格,有效促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步[1]。

      3 橋梁加固改造技術(shù)

      目前在體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行橋梁加固施工中,選擇使用不同的預(yù)應(yīng)力方式所達(dá)到的效果不同,下面將重要介紹幾種應(yīng)用廣泛的施工方式。

      3.1 橫向收緊張拉法

      梁體結(jié)構(gòu)兩側(cè)的間隙比較小的情況下,可以選擇使用橫向收緊張拉法進(jìn)行施工,該方法是在梁體下部位置上對(duì)稱橋梁中線設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋的形式,然后在相應(yīng)距離的梁端位置上彎起使用支點(diǎn)直接錨固在錨固鋼板上,以U 型的形式存在。水平段的預(yù)應(yīng)力筋可以使用撐棍將其分為比較多的段落部分,兩側(cè)撐棍能夠起到支撐作用,各個(gè)部分需要使用螺栓進(jìn)行對(duì)稱張拉收緊施工,拉桿就能夠形成預(yù)應(yīng)力。

      3.2 縱向張拉法

      縱向張拉法是根據(jù)在預(yù)應(yīng)力筋的軸線中施加預(yù)應(yīng)力的方式。預(yù)應(yīng)力筋需要沿著梁底的方向上進(jìn)行設(shè)置,到量體兩側(cè)的位置上布置導(dǎo)向塊位置上彎起,直接錨固在梁體的腹板與頂板的結(jié)構(gòu)上,再根據(jù)這些位置的需要進(jìn)行縱向張拉施工,有效降低梁端剪力。縱向張拉錨固的結(jié)構(gòu)主要包含梁頂錨固和腹板錨固。體外預(yù)應(yīng)力筋張拉施工方式和結(jié)構(gòu)組成有著明顯的關(guān)系,張拉位置需要從梁頂按照斜筋的方向進(jìn)行張拉作業(yè),也可以在梁底的位置上進(jìn)行水平方向張拉施工,此時(shí)要和預(yù)制混凝土梁保持一致性。

      3.3 豎向張拉法

      如果選擇縱向張拉施工的方式不能有效開展施工,就要更換為豎向張拉的方式。該方式主要是通過(guò)在梁肋兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋的方式,一般都會(huì)選擇梁端肋的錨固施工方式,預(yù)應(yīng)力筋可以利用豎直方向中進(jìn)行張拉作業(yè),依照項(xiàng)目的實(shí)際狀態(tài),橫梁可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成為錨固梁肋內(nèi)的滑動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋的固定支點(diǎn)或者梁底的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行活動(dòng)支點(diǎn)布置。

      3.4 預(yù)彎梁法

      上述幾種方式的應(yīng)用之下,能夠有效改善梁體下緣開裂的問題,避免上緣部位出現(xiàn)開裂的問題,主要是通過(guò)預(yù)彎梁法進(jìn)行施工。比如某簡(jiǎn)支鋼板梁橋的項(xiàng)目,因?yàn)楹奢d逐步的提升,改善鋼板梁受力情況,保證橋梁的面板剛度符合要求。體外預(yù)應(yīng)力加固作業(yè)方式符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),利用增加厚度的方式保證承載性能的提升,可以有效抵消外索張拉施工后的面板拉應(yīng)力,消除混凝土收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力問題。在澆筑施工前,應(yīng)該先進(jìn)行搭設(shè)支架部分的主梁結(jié)構(gòu),和新澆筑的橋面組合成為整體的結(jié)構(gòu)[2]。

      4 加固實(shí)例

      4.1 橋梁簡(jiǎn)介

      某橋梁項(xiàng)目的總長(zhǎng)度為304.86m,跨徑尺寸是:3×20m+(20+40+60+40+20)m+3×20m,橫向布置:2×(護(hù)欄0.5+非機(jī)動(dòng)車道3.0+護(hù)欄0.25+行車道8.5+中央隔離帶2.5/2)=27m。該橋梁在經(jīng)過(guò)多年的交通運(yùn)營(yíng)后,引橋腹板、翼板都會(huì)有很多問題。腹板裂縫主要以豎向、斜向的形式為主,在T 梁端部和中部的位置上都存在有該裂縫問題,其長(zhǎng)度處于25cm~158cm,寬度處于0.03~0.26mm。

      4.2 加固方案

      結(jié)合項(xiàng)目的具體狀況,該工程中應(yīng)用的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)完成加固作業(yè)施工,每片T 梁兩側(cè)各增加2 束9×φ15.24-1860 級(jí)鋼絞線,張拉控制應(yīng)力1395MPa,鋼絞線需要按照該梁體結(jié)構(gòu)的側(cè)面設(shè)計(jì)成為曲線形式,同時(shí)把預(yù)應(yīng)力筋按照3 跨的方式合理設(shè)置,利用張拉施工增設(shè)的預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)達(dá)到體外預(yù)應(yīng)力的加固要求,保證結(jié)構(gòu)的性能符合要求。為了讓曲線線形固定到鋼絞線的具體位置上,在T 梁測(cè)量需要設(shè)計(jì)成為分級(jí)的張拉施工方式,能夠有效防止出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大的情況。

      4.3 加固施工工藝

      加固施工需要按照設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行,保證預(yù)應(yīng)力施工效果,滿足當(dāng)前的橋梁交通運(yùn)行工程的要求。

      4.3.1 種植鋼筋。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在應(yīng)用中,通過(guò)使用錨固齒塊和轉(zhuǎn)向塊直接錨固在合理的位置上,有效避免給當(dāng)前橋梁的預(yù)應(yīng)力管道產(chǎn)生影響。根據(jù)橋梁工程的竣工圖實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的探查和分析,確定預(yù)應(yīng)力筋的施工具體位置。在施工環(huán)節(jié),要隨時(shí)了解鉆孔的實(shí)際情況,如果發(fā)現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力要立即上報(bào)給主管部門。梁體鉆孔結(jié)束時(shí),立即開展清孔作業(yè),然后進(jìn)行植筋施工,防止存在鉆孔數(shù)量過(guò)多的情況。鉆孔中如果遇到鋼筋,就會(huì)造成深度不足,進(jìn)而導(dǎo)致該孔成為廢孔,應(yīng)使用高強(qiáng)度環(huán)氧膠進(jìn)行填塞處理。

      4.3.2 齒塊、轉(zhuǎn)向塊混凝土澆筑。澆筑施工開始前要進(jìn)行齒塊、轉(zhuǎn)向塊模板安裝狀態(tài)的分析,齒塊為體外預(yù)應(yīng)力施工中的錨固具體位置,能夠承載結(jié)構(gòu)的壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力。在該位置上,需要進(jìn)行植筋施工,混凝土澆筑、振搗施工都要達(dá)到密實(shí)度的要求,不能存在蜂窩、孔洞等缺陷問題,也不能有漏漿、脹模的情況,如果有情況,要立即采取措施處理[3]。

      4.3.3 管道安裝。采用HDPE 管道,安裝施工應(yīng)該保證位置精度合格,牢固性、穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

      4.3.4 預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)備。下料長(zhǎng)度要嚴(yán)格控制,符合工作長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)使用鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行鋼筋的長(zhǎng)度切割,不能使用電弧焊進(jìn)行鋼筋切斷處理。

      4.3.5 預(yù)應(yīng)力束安裝。為了全面提升施工的效率和速度,單根鋼絞線可以通過(guò)工裝進(jìn)行整束的固定,在工裝中安裝牽引吊耳。鋼絞線要合理進(jìn)行編號(hào),兩側(cè)都需要進(jìn)行錨具孔的編號(hào)處理。鋼絞線安裝后根據(jù)其對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)錨具的安裝,不能存在交叉、干涉等問題。在T 梁的端部位置上設(shè)置1t 卷?yè)P(yáng)機(jī),鋼絲繩需要進(jìn)行穿越金屬波紋管,然后連接工作中的牽引吊耳。開啟卷?yè)P(yáng)機(jī),利用牽引實(shí)現(xiàn)整束鋼絞線的穿越施工。

      4.3.6 預(yù)應(yīng)力束的張拉。鋼絞線長(zhǎng)度為56m,以曲線的形式分布設(shè)計(jì),張拉施工環(huán)節(jié)可以同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)張拉施工,嚴(yán)格控制應(yīng)力參數(shù),保證鋼絞線伸長(zhǎng)量達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本次工程中所應(yīng)用的張拉力為1390MPa,單束張拉力為2289KN。從現(xiàn)場(chǎng)的施工技術(shù)參數(shù)分析可以發(fā)現(xiàn),伸長(zhǎng)量與理論值偏差為2%,滿足規(guī)范6%的要求。

      4.3.7 管道注漿。注漿施工需要在預(yù)應(yīng)力筋張拉施工結(jié)束的48h 中開展施工。預(yù)應(yīng)力管道的各個(gè)波峰的位置上進(jìn)行排氣閥的安裝施工,每個(gè)波谷的位置上都需要設(shè)置排水閥。相同的預(yù)應(yīng)力管道中,應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行注漿施工,保證排水孔、排氣孔全部都涌出相同濃度的漿液后,進(jìn)行封閉處理,連續(xù)穩(wěn)壓2min 結(jié)束注漿施工。

      4.3.8 錨頭防護(hù)。體外索張拉施工后,應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行澆筑封錨砂漿來(lái)做好錨頭的防護(hù)處理[4]。

      5 加固效果

      施工全部結(jié)束后進(jìn)行橋梁的檢測(cè),和加固前進(jìn)行對(duì)比分析,橋梁整體性得到提升,梁體強(qiáng)度與剛度都能夠滿足要求,從而提升加固施工效果,保證橋梁符合標(biāo)準(zhǔn)要求。體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)有著如下優(yōu)勢(shì):

      5.1 操作簡(jiǎn)單、受力效果比較好,經(jīng)濟(jì)性非常強(qiáng),能夠應(yīng)用到多數(shù)的橋梁工程中。

      5.2 可以提升橋梁加固施工效果,有效預(yù)防混凝土裂縫,減小寬度,橋梁耐久性得到提升。

      5.3 體外索轉(zhuǎn)向塊、齒塊的設(shè)計(jì)、施工中體外索加固效果得以提升,避免出現(xiàn)錨固失效的情況。

      5.4 按照使用的材料不同,體外索防護(hù)是提升結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵,要結(jié)合不同材料選擇合適的防護(hù)方法。

      6 應(yīng)用前景分析

      體外預(yù)應(yīng)力加固施工已經(jīng)成為目前的橋梁加固主要方式,極大促進(jìn)了橋梁領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。1979年所建設(shè)的格朗梅爾大橋項(xiàng)目,在1986年正式投入使用,跨中撓度為300mm,因?yàn)榧竟?jié)的產(chǎn)生影響導(dǎo)致其出現(xiàn)了很大的變化。管理公司確定在1991年對(duì)于該橋梁實(shí)施必要的加固施工,完成后實(shí)施撓度檢測(cè),伴隨著時(shí)間的發(fā)展有著非常高的穩(wěn)定性,撓度得到了有效控制,說(shuō)明加固效果是非常好的。法國(guó)的Oleron高架橋,承載性能比較差,難以滿足交通運(yùn)行的需要,于1990年采用4 束35×0.6 預(yù)應(yīng)力鋼索實(shí)施必要的加固處理,能夠滿足整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行需要[5]。我國(guó)是在20 世紀(jì)80年代就開始全面深入研究,同時(shí)在具體的應(yīng)用中合理應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)實(shí)施橋梁的加固處理,得到了非常高的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值,產(chǎn)生了極高的社會(huì)效益。該發(fā)展階段內(nèi),橋梁加固施工中所應(yīng)用的是普通鋼筋材料,通過(guò)預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行加固處理,主要是通過(guò)橫向收緊或者豎向頂撐的施工方式。因?yàn)樵谑┕ぶ兴x擇的加固方式主要是針對(duì)中、小跨徑的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的體系形式。伴隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,我國(guó)的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)被大量的應(yīng)用到很多工程中取得了非常好的效果。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析能夠發(fā)現(xiàn),通過(guò)體外預(yù)應(yīng)力方式進(jìn)行加固,所產(chǎn)生的效果是非常好的,未來(lái)必然會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間,也能夠帶來(lái)巨大的綜合效益。

      7 結(jié)語(yǔ)

      體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用到橋梁加固中有著非常高的實(shí)踐價(jià)值,使用效果也非常好,能夠促進(jìn)承載力性能的提升,保證橋梁達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)。很多橋梁項(xiàng)目在投入使用比較長(zhǎng)的時(shí)間,都會(huì)出現(xiàn)一定程度的損壞,所以需要選擇合適的加固施工技術(shù)。而體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是主要方式,可以使結(jié)構(gòu)總體性能得到提升,保證橋梁的應(yīng)用效果滿足要求,為交通領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步起到一定的促進(jìn)作用。

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