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      梁式橋梁加固中體外預(yù)應(yīng)力工藝的應(yīng)用

      2021-06-12 12:48:48涂偉標(biāo)
      運(yùn)輸經(jīng)理世界 2021年23期
      關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力病害橋梁

      涂偉標(biāo)

      (江西省公路橋梁工程有限公司,江西南昌330029)

      0 引言

      梁式橋梁加固作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程,將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到加固工程中,可以提高梁式橋梁整體的穩(wěn)定性。因此,對體外預(yù)應(yīng)力工藝的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析、了解體外預(yù)應(yīng)力工藝技術(shù)的操作形式、掌握技術(shù)要點(diǎn),對推進(jìn)梁式橋梁工程加固有著很重要的幫助。

      1 梁式橋梁加固工程設(shè)計(jì)的主要原則

      一是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢測。梁式橋梁的結(jié)構(gòu)形式都是比較獨(dú)特的,需要結(jié)合實(shí)際情況做出區(qū)分,從功能、承載性能、耐久性等方面展開分析,了解不同梁式橋梁之間的差異,在加固設(shè)計(jì)前需要檢測橋梁病害及損壞程度,了解形成原因,再根據(jù)需要進(jìn)行評價(jià)與分析,從而了解到梁式橋梁運(yùn)行的實(shí)際情況,這為后續(xù)方案的制定提供了基礎(chǔ)。二是梁式橋梁加固設(shè)計(jì)與加寬設(shè)計(jì)應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行。梁式橋梁加固環(huán)節(jié),應(yīng)盡量和加寬環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行,但是在梁式橋梁寬度相對較小的情況下,則應(yīng)盡量聯(lián)合加寬的結(jié)構(gòu),以分散梁式橋梁的荷載,從而達(dá)到加固效果提升的目的。一般來說,梁式橋梁的加固設(shè)計(jì)要和加寬設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行,在寬度設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須做好全面的管理和控制,以免發(fā)生新、舊梁式橋梁連接不合格的情況。三是同時(shí)采用多種補(bǔ)強(qiáng)加固的方式。梁式橋梁加固的方式主要通過配筋設(shè)置及結(jié)構(gòu)尺寸的增加,來增強(qiáng)薄弱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,促進(jìn)加固效果和性能的提升。也可以通過改變結(jié)構(gòu)受力體系的方式,結(jié)合實(shí)際情況做出內(nèi)力調(diào)整的處理,以減小梁式橋梁的負(fù)載影響,降低梁式橋梁的負(fù)荷,達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的效果[1]。

      2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的基本原理

      梁式橋梁加固過程中,加固技術(shù)的類型較多,其中主動(dòng)加固技術(shù)的效果比較好。通過新、舊混凝土聯(lián)合的方式可以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的效果,保證結(jié)構(gòu)性能符合要求,提高結(jié)構(gòu)的承載力。一般會(huì)選擇應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行梁式橋梁上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力調(diào)整,達(dá)到抗變形的效果。梁式橋梁的加固施工環(huán)節(jié)應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固施工時(shí),在確保原結(jié)構(gòu)和應(yīng)力條件不會(huì)發(fā)生任何改變的情況下,會(huì)增加混凝土材料的使用量。這是因?yàn)樾略黾拥幕炷敛牧铣煞趾驮炷两Y(jié)構(gòu)的變形情況不同,如果發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題,即使不能達(dá)到最佳的極限狀態(tài),也能夠通過增加結(jié)構(gòu)尺寸的方式滿足運(yùn)行要求,保證結(jié)構(gòu)整體性能符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),使得加固后的梁式橋梁運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固方式,可以提高橋梁的結(jié)構(gòu)性能,確保梁式橋梁的運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)任何問題[2]。

      3 體外預(yù)應(yīng)力加固施工的工藝特點(diǎn)

      在對梁式橋梁進(jìn)行加固施工時(shí),要結(jié)合不同病害和損壞程度來進(jìn)行,加固技術(shù)的選擇要符合實(shí)際情況,滿足提升梁式橋梁結(jié)構(gòu)性能的要求,可以靈活使用多種加固技術(shù)與措施,以保證實(shí)際應(yīng)用效果合格。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)具備較高的優(yōu)勢,它可以根據(jù)不同病害和損壞的情況展開處理,改善橋梁的薄弱結(jié)構(gòu)部分,具備較高的靈活性。即使是連續(xù)性的施工,該技術(shù)的體外索聯(lián)合錨固位置,也能夠把摩擦阻力降到最低,不會(huì)因?yàn)楹奢d的存在而發(fā)生應(yīng)力分散的情況,保證應(yīng)力筋能夠滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。這一方式的應(yīng)用,還可以減小應(yīng)力變化值,這不僅可以提高體外索的利用率,還能夠有助于提升受力結(jié)構(gòu)的性能??紤]到施工變化特點(diǎn),該結(jié)構(gòu)在梁式橋梁加固施工中,還可以對橋下凈空、跨徑以及結(jié)構(gòu)美觀性的提升產(chǎn)生一定的積極作用。與其他加固技術(shù)進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn),體外預(yù)應(yīng)力體系的自重較小,并不需要其他加固措施就可以滿足施工要求,因而加固成本比較低[3]。

      4 工程概況

      某混凝土連續(xù)梁式橋梁的總長度為1500m,橋面寬15m,設(shè)計(jì)為雙向八車道的形式,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在明顯差異。其上部設(shè)計(jì)為掛孔狀懸臂T 梁結(jié)構(gòu),孔徑尺寸經(jīng)過嚴(yán)格控制,截面設(shè)計(jì)為雙向、雙室結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求,掛孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為T 形,跨度尺寸為25m,長度為24.31m。經(jīng)過技術(shù)人員對梁式橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測后發(fā)現(xiàn),梁式橋梁的第一跨、第四跨的結(jié)構(gòu)上都存在著比較多的橫向裂縫與縱向裂縫,其中縱向裂縫的問題更加嚴(yán)重,裂縫最寬處可達(dá)1.6mm,并且已經(jīng)逐步延伸到箱梁外部的腹板結(jié)構(gòu)上。在體外預(yù)應(yīng)力加固施工開始前,技術(shù)人員必須進(jìn)行梁式橋梁結(jié)構(gòu)的荷載試驗(yàn)檢測,檢測發(fā)現(xiàn),該斷面的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)并不是全部都在1 以內(nèi),這說明該梁式橋梁結(jié)構(gòu)的受力條件和運(yùn)行狀況是基本正常的,但安全性儲(chǔ)備卻比較小,承載性能會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢;此外,該梁式橋梁結(jié)構(gòu)的撓度系數(shù)在1 以上,這說明剛度相對較差,并不能達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。通過對各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)的分析,技術(shù)人員決定選擇采用體外預(yù)應(yīng)力加固的施工方式對該梁式橋梁進(jìn)行處理,以保證其結(jié)構(gòu)的性能合格。

      4.1 體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)造措施

      考慮到此次梁式橋梁的結(jié)構(gòu)特性和標(biāo)準(zhǔn)要求,需要在箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)置預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)措施,以保證橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能滿足要求,從而達(dá)到加固的效果。主要的加固施工方式如下:應(yīng)用C50 混凝土制作錨固齒板結(jié)構(gòu),將錨固段及主箱的松散結(jié)構(gòu)混凝土清理干凈,然后應(yīng)用直徑22mm 的FRB 鋼筋,將其植入到錨固結(jié)構(gòu)上,深度為30cm;選擇直徑為14.52mm 的無黏結(jié)型鋼絞線,其抗拉強(qiáng)度為1860MPa、抗拉控制應(yīng)力為1131MPa;選擇使用單端張拉的方法進(jìn)行鋼束張拉試驗(yàn)檢測,且張拉段和錨固段分別預(yù)留50mm 和100mm 的長度,并將外露的材料進(jìn)行防腐、防銹處理。在預(yù)應(yīng)力筋的外部套上直徑為110mm 的PE 管,然后涂抹黃油進(jìn)行防腐處理,并保持安全距離[4]。

      4.2 混凝土錨塊的應(yīng)用

      原梁式橋梁結(jié)構(gòu)表面的混凝土是比較粗糙的,在加固施工前,必須進(jìn)行表面的打磨與鑿毛處理,確保表面達(dá)到光滑度、整潔度要求,且不會(huì)存在任何混凝土碎渣后才能投入使用。然后,應(yīng)用鉆機(jī)開展鉆孔作業(yè),各項(xiàng)參數(shù)經(jīng)過檢驗(yàn)之后開始進(jìn)行橫向剪切處理,再使用刷子做進(jìn)一步的清理工作。處理結(jié)束后,開始混凝土和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的澆筑施工。

      4.3 鋼錨塊的應(yīng)用

      對于運(yùn)營時(shí)間較長的梁式橋梁,通常都會(huì)選擇使用摩擦力鋼錨塊,應(yīng)用剪力鍵錨塊的結(jié)構(gòu),鋼錨塊制作結(jié)束后要做好標(biāo)識(shí),并按照要求存放至規(guī)定地點(diǎn),然后再開始混凝土的鋪放施工。一般來說,長期存放容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)活性下降,無法和原結(jié)構(gòu)融合形成整體的結(jié)構(gòu)形式,可以在靜置一定時(shí)間后,在表面鋪灑一層濕潤的材料,保證其活性符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了使鋼錨塊和梁式橋梁的截面結(jié)構(gòu)有效黏合,形成整體,必須植入鋼筋結(jié)構(gòu),通過螺栓進(jìn)行加固處理[5]。

      4.4 預(yù)應(yīng)力檢測

      體外預(yù)應(yīng)力梁式橋梁加固施工技術(shù)的效果,會(huì)因?yàn)楹芏嘁蛩氐母蓴_和影響而發(fā)生變化。在體外預(yù)應(yīng)力加固施工環(huán)節(jié)中,體外索被設(shè)置到梁式橋梁橫截面的外側(cè),這對于防腐要求較高,同時(shí)受外部環(huán)境的侵蝕也較為明顯。在該技術(shù)的操作階段,要按照體外預(yù)應(yīng)力工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求,對涉及的施工參數(shù)進(jìn)行全面核對,確保預(yù)應(yīng)力的作用效果能夠全面地發(fā)揮出來,以提升梁式橋梁工程的整體性能。

      5 高速公路橋梁工程常見病害問題

      5.1 腐蝕問題

      對于橋梁來說,腐蝕問題應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。通常情況下,此類問題單從橋梁外觀即能發(fā)現(xiàn)。常見的如橋梁表面的起皮和麻面等不良的情況,多與腐蝕病害有關(guān)。出現(xiàn)這樣的問題,很多情況下是外界雨水侵蝕和溫度變化等導(dǎo)致。鑒于此,在推進(jìn)后續(xù)養(yǎng)護(hù)的過程中就應(yīng)做好橋梁的巡查,且應(yīng)落實(shí)好針對性的檢測,以為腐蝕病害等的高效防控提供切實(shí)的保障。因此,要切實(shí)地保障橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和性能的達(dá)標(biāo),就應(yīng)落實(shí)好腐蝕問題的相關(guān)處理。與此同時(shí),還應(yīng)落實(shí)好橋梁鋼筋混凝土的腐蝕檢測,以在存在相關(guān)問題的情況下及時(shí)進(jìn)行處理,從而為橋梁結(jié)構(gòu)的高效施工提供切實(shí)的保障。由此可見,推進(jìn)對橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測和腐蝕防控?zé)o疑是極為重要的一項(xiàng)工作。

      5.2 地基下降問題

      橋梁在投入使用后極易出現(xiàn)地基下降的不良情況,出現(xiàn)這樣的一些問題,多與地質(zhì)等環(huán)境有關(guān)。因我國地域面積比較廣闊,而各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境又有著較大的差異,而相應(yīng)的橋梁施工就有著不同的施工環(huán)境。要想高效穩(wěn)定地推進(jìn)相關(guān)的施工,就應(yīng)在正式施工之前做好精細(xì)的環(huán)境勘查,尤其應(yīng)注意施工區(qū)域氣候以及土質(zhì)等的分析,以在這樣的條件下制定合理高效的施工計(jì)劃,這樣即能穩(wěn)定有序地推進(jìn)后續(xù)的處理,地基下降等不良的情況也能得到有效的規(guī)避。

      5.3 裂縫問題

      此類問題也與腐蝕有著很大的關(guān)系,常見的裂縫主要有安全裂縫和非正常裂縫。就前者來說,其主要與橋梁長期運(yùn)行過程中混凝土抗拉伸能力減弱有關(guān),這樣的條件下,橋梁的性能也會(huì)因此受損。鑒于此,相關(guān)工作人員在推進(jìn)常規(guī)性養(yǎng)護(hù)的過程中就應(yīng)做好對裂縫問題的防控,以做好針對性的處理。就后者來說,其多與橋梁的設(shè)計(jì)有關(guān),設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)問題,后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工等也會(huì)因此受到嚴(yán)重的波及。通常情況下,出現(xiàn)此類裂縫就應(yīng)做好橋梁結(jié)構(gòu)以及施工過程的精細(xì)篩查,以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況做好處理,這樣橋梁的后續(xù)使用才能得到切實(shí)的保障。

      6 高速公路橋梁工程檢測技術(shù)及實(shí)施要點(diǎn)

      6.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)檢查

      其一,對橋梁表面進(jìn)行檢查,確定是否存在蜂窩麻面和風(fēng)化剝落等病害,尤其應(yīng)注意混凝土表面碳化情況的檢查。對于在檢查中發(fā)現(xiàn)的梁體被水侵蝕的情況來說,應(yīng)做好精細(xì)的記錄和分析,以為后續(xù)的針對性補(bǔ)救提供一定的參考。其二,應(yīng)重點(diǎn)檢查裝配式梁橋的聯(lián)結(jié)部位,確定其是否存在缺損的不良情況。與此同時(shí),還應(yīng)重點(diǎn)檢查預(yù)應(yīng)力梁體的錨固部分,確定該部位的混凝土是否有開裂的不良情況。不僅如此,還應(yīng)檢查空心板的鉸縫,確定該部分混凝土是否有破損和脫落的不良情況,以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況及時(shí)做好處理。其三,橋梁的支座檢查重在確定組件是否完好,同時(shí)還應(yīng)檢查表面有無脫空和斷裂的不良情況。其中涉及的活動(dòng)支座也應(yīng)重點(diǎn)檢查,確定其運(yùn)轉(zhuǎn)以及位移量等的穩(wěn)定,且應(yīng)做好固定支座錨固的精細(xì)檢查,為后續(xù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定處理提供保障。與此同時(shí),還應(yīng)認(rèn)真檢查簡易支座的油氈,確定其功能的穩(wěn)定,另外所涉及的橡膠支座以及固定螺栓等也應(yīng)確保處在既定的標(biāo)準(zhǔn)條件下,這樣才能為相關(guān)的技術(shù)處理提供強(qiáng)有力的支持。

      6.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)檢查

      橋梁下部結(jié)構(gòu)的檢查工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注橋墩和橋臺(tái)以及翼墻等部分,重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn):其一,橋墩主要由墩身和蓋梁以及系梁等部分組成,因各個(gè)部分的病害不同,因此應(yīng)區(qū)別處理。在具體推進(jìn)檢查的過程中就應(yīng)保證嚴(yán)謹(jǐn)精細(xì)。對于蓋梁部分的檢查來說,關(guān)注擋塊以及橋梁安全保護(hù)區(qū)等相關(guān)的處理,以基于現(xiàn)實(shí)的情況做好針對性的補(bǔ)救。其二,對于橋臺(tái)來說,其主要包括臺(tái)身和臺(tái)帽兩個(gè)部分,此處經(jīng)常出現(xiàn)混凝土剝落和鋼筋銹蝕等的不良情況,如果不能及時(shí)施加處理,后續(xù)還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的情況,甚至是安全事故。因此,既要落實(shí)好以上病害的精細(xì)檢查,還應(yīng)對臺(tái)背和梁體等進(jìn)行全面的檢查。其三,對橋梁基礎(chǔ)檢查,確定有無沖刷的不良情況。如有,應(yīng)及時(shí)查看具體的情況和做好針對性的處理;在檢查承臺(tái)的過程中,應(yīng)確定混凝土是否存在剝落和鋼筋露筋的不良情況,尤其應(yīng)注意承臺(tái)是否有流水侵蝕的情況,以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況做好及時(shí)針對性的補(bǔ)救;對基礎(chǔ)沉降情況進(jìn)行檢查,如果存在不良情況應(yīng)及時(shí)查明具體情況和做好針對性處理。與此同時(shí),還應(yīng)注意基礎(chǔ)滑移的精細(xì)檢查,且應(yīng)做好結(jié)構(gòu)應(yīng)力的檢查和分析,以為相關(guān)病害的高效處理提供切實(shí)的保障。

      6.3 橋面系檢查

      該部分的檢查應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鋪裝層和伸縮縫以及其他相關(guān)的設(shè)施,因不同的部位病害有一定差異,因此所實(shí)施的檢查也應(yīng)做好分析,以針對性地進(jìn)行處理:其一,對前面鋪裝層進(jìn)行檢查,以確定其是否存在坑槽和橋頭跳車等不良的情況,尤其是那些受力敏感的區(qū)域,通常應(yīng)通過鉆孔的方式進(jìn)行檢測,且應(yīng)在檢測以后做好嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的布置。其二,在對伸縮縫檢查的過程中,應(yīng)重點(diǎn)檢查其是否存在破損和變形以及脫落等的不良情況;那些跨徑較大的鋼構(gòu)橋應(yīng)做好性能的精細(xì)分析,以確保結(jié)構(gòu)應(yīng)力的穩(wěn)定,尤其是外觀質(zhì)量的精細(xì)檢查,這樣才能切實(shí)地保障結(jié)構(gòu)相關(guān)處理的穩(wěn)定與高效。其三,橋面排水系統(tǒng)的檢查也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注,確定排水的暢通性以及各方面性能的穩(wěn)定,這樣整個(gè)橋梁的運(yùn)行才能處在理想的狀態(tài)。具體檢查的過程中,應(yīng)做好認(rèn)真的記錄和落實(shí)好后續(xù)的重點(diǎn)分析。其四,橋梁上的一些交通基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)做好精細(xì)地檢查,例如標(biāo)志線和信號(hào)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等都應(yīng)保證處在既定的要求之下,如果在檢查的過程發(fā)現(xiàn)有不良的情況,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理;與此同時(shí),還應(yīng)對橋梁上所涉及的避雷裝置進(jìn)行檢查,確定其性能的穩(wěn)定。另外,還應(yīng)對欄桿和護(hù)欄等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢查,以為橋梁的正常運(yùn)行提供切實(shí)的保障。

      7 結(jié)語

      綜上所述,在交通事業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中,梁式橋梁是必不可少的一種交通基礎(chǔ)設(shè)施,它對于人們的生活產(chǎn)生著直接的影響,所以應(yīng)該提高對梁式橋梁質(zhì)量的重視程度。但是,在梁式橋梁運(yùn)行中,橋梁結(jié)構(gòu)損壞、變形等問題比較常見,這就需要進(jìn)行加固處理才能解決。在梁式橋梁加固施工中,應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù),可以很好地滿足橋梁結(jié)構(gòu)性能提升的要求。通過嚴(yán)格落實(shí)施工技術(shù)和管控標(biāo)準(zhǔn),消除各種不利因素的影響,來更好地完善梁式橋梁的結(jié)構(gòu)性能,全面提升梁式橋梁的運(yùn)行效果,為我國梁式橋梁事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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