探討路橋施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

■陳川峰，王立生 ■江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212143

目前國家對路橋工程的建設(shè)越來越重視，對路橋工程的施工質(zhì)量要求也不斷提高，為保證工程施工質(zhì)量，對我國公路基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)一步進(jìn)行完善，施工單位都在積極努力使用新的施工技術(shù)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，全面提高了工程的施工質(zhì)量，確保了路橋工程的順利開展，提升了施工單位的施工水平以及競爭力。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用范圍

1．1 混凝土路面中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

在路橋工程施工中，混凝土路面的施工非常重要，對施工技術(shù)的要求也比較高。在我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展下，路橋工程的施工規(guī)模不斷增加，對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用也日漸廣泛。通過利用預(yù)應(yīng)力鋼筋可以對混凝土路面產(chǎn)生束縛作用，防止混凝土路面出現(xiàn)橫向的收縮裂縫，保證施工時(shí)施加縱向預(yù)應(yīng)力不會使混凝土路面產(chǎn)生裂縫。

1．2 混凝土連續(xù)梁中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

在混凝土連續(xù)橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用也非常多，根據(jù)不同的主筋配置情況可以將混凝土連續(xù)梁分為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和鋼筋混凝土連續(xù)梁。一般對于高度在25m以上的跨徑大中等跨徑連續(xù)梁多使用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)［1］。通常情況下，混凝土連續(xù)梁主要分為正彎區(qū)域和負(fù)彎區(qū)域，其中跨中位置為正彎區(qū)域、支座位置為負(fù)彎區(qū)域，當(dāng)抗剪承壓力和抗彎承壓力不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧﹣磉M(jìn)行加固。當(dāng)跨中正彎區(qū)域抗彎承載力不達(dá)標(biāo)時(shí)，可以使用碳纖維材料進(jìn)行粘貼，進(jìn)而達(dá)到加固處理的目的。

1．3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在路橋加固中的使用

在公路路橋施工過程中，對橋梁進(jìn)行加固和處理是非常重要的，通過提高薄弱構(gòu)件、改變結(jié)構(gòu)可以顯著提高橋梁的受壓能力，增加道路的使用年限。預(yù)應(yīng)力可以將加固鋼筋的應(yīng)力充分發(fā)揮出來，降低混凝土受力的影響。在路橋工程中常用的加固方法有體外預(yù)應(yīng)力加固、改變結(jié)構(gòu)加固、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固、粘貼碳纖維布加固等方式。

1．4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎構(gòu)件中的使用

在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也得以發(fā)展和改善，各種新型材料被逐漸應(yīng)用。在加固道路橋梁前，由于橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部自身已經(jīng)具有初始內(nèi)力，在受到壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的影響后，橋梁的承載壓力會隨之發(fā)生變化。一旦橋梁的最大可承受力超出了外界的壓力就會產(chǎn)生危險(xiǎn)，此時(shí)需要采取相應(yīng)的處理措施進(jìn)行解決。例如可以使用碳纖維材料來進(jìn)行加固。在初始應(yīng)力變化比較大時(shí)，碳纖維材料的應(yīng)力較小，很容易被破壞，影響碳纖維材料優(yōu)勢的發(fā)揮，此時(shí)就需要對碳纖維材料施加預(yù)應(yīng)力，提高碳纖維材料的應(yīng)力，從而將碳纖維材料的高強(qiáng)度優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

2 工程實(shí)例

某大橋?yàn)殇摻罨炷罷型梁橋，在船體的撞擊下已經(jīng)出現(xiàn)貫通裂縫，主鋼筋已經(jīng)生銹。在對其進(jìn)行加固時(shí)，首先要將松散的混凝土鑿除，然后使用鋼絲刷進(jìn)行清銹處理，并澆筑C40混凝土將其修補(bǔ)完整后，然后再施加體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固，加固后橋梁的承載能力會提升到15級。T型主梁的翼緣厚度為12cm，翼緣寬度為178cm，梁肋寬度為18cm，鋼筋總面積為44．28cm2，使用C25混凝土進(jìn)行澆筑。體外索的布置圖見圖1。

圖1 體外索的布置圖

轉(zhuǎn)向塊的距離L2為840cm，支點(diǎn)距轉(zhuǎn)向塊L3的距離為180cm，端錨固定點(diǎn)距磚向塊L1的距離為150cm，中心軸距上邊緣為19．15cm，中心軸距梁的下邊緣距離為60．86cm，h2為中心軸和轉(zhuǎn)向塊之間的距離，h1為中心軸和端錨固點(diǎn)間的距離。各個(gè)T型梁都均配置了四根無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，一共由16根。為了保證每片梁都可以均勻受力，需要分兩段進(jìn)行二次張拉，對張拉端和固定端進(jìn)行交叉布置。

3 施工過程

(1)粘貼碳纖維和鉆孔。在對T型梁腹板進(jìn)行鉆孔時(shí)，要注意不要鉆到受力鋼筋，為了提高混凝土的局部抗壓能力，在洞口四周使用30cm×30cm的碳纖維進(jìn)行粘貼。

(2)預(yù)應(yīng)力張拉和穿索。首先將編號標(biāo)簽粘貼在鋼絞線上，然后將鋼絞線逐根從鋼栓孔洞中穿過，并將鋼絞線調(diào)整到最佳位置，將夾片外螺母和錨杯安裝好，安排張拉配件和千斤頂就位，最后張拉預(yù)應(yīng)力。

在張拉過程中，主要使用張拉力進(jìn)行控制，并利用伸長值進(jìn)行校驗(yàn)。初應(yīng)力時(shí)將千斤頂活塞的伸長量為I1，在張拉到20%時(shí)，然后再量出千斤頂活塞的伸長量I2。根據(jù)這兩者的差值將鋼索的伸長量推算出來。張拉力在達(dá)到100%時(shí)，再對千斤頂活塞的伸長量I3進(jìn)行量取，鋼索的實(shí)際張拉伸長量為I3和I1的差值。要求推算伸長量和實(shí)際張拉伸長量的差值誤差在+10%以內(nèi)。

4 橋梁加固后進(jìn)行試驗(yàn)分析

對橋梁進(jìn)行加固后，使用兩輛載重汽車在現(xiàn)場進(jìn)場荷載試驗(yàn)，汽車的后軸為155KN，前軸為55KN，對主梁的鋼筋、跨中撓度、混凝土應(yīng)力進(jìn)行了分析，并對加固效果進(jìn)行了確定。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 主梁跨中橋度比較

根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)可以看出，主梁跨中撓度為5．43mm，達(dá)到了橋梁規(guī)范中要求的靜活荷載撓度低于(1/600)L的相關(guān)要求。校驗(yàn)系數(shù)達(dá)到了0．6～0．9舊橋的鑒定要求。結(jié)構(gòu)抗彎剛度良好，滿足了汽車通行的使用要求。

5 施工注意事項(xiàng)

5．1 轉(zhuǎn)向塊和鋼銷栓的設(shè)計(jì)要求

在本加固工程中，轉(zhuǎn)向塊和鋼銷栓是主要構(gòu)件，在使用時(shí)要求要滿足以下幾個(gè)要求:

(1)在對體外索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉后，在索力的影響下，銷栓會對混凝土內(nèi)部產(chǎn)生擠壓力，銷栓的強(qiáng)度、大小要和混凝土的強(qiáng)度以及混凝土洞口的大小相一致，保證其達(dá)到混凝土局部承壓的要求。

(2)轉(zhuǎn)向塊要達(dá)到張錨體系傳力和錨固的基本要求，為了保證傳遞預(yù)應(yīng)力的有效性，要使用鋼板焊接成轉(zhuǎn)向塊。

(3)銷栓要具有良好的抗變形能力、抗剪承載力和抗彎承載力，盡量降低銷栓的彎曲變形和剪切變形，保證安裝好錨環(huán)后可以和預(yù)應(yīng)力索的方向協(xié)調(diào)。

(4)在索力的影響下，錨環(huán)會對鋼栓產(chǎn)生擠壓力，因此需要在錨下栓的表面加工出一個(gè)合理的平面，要求此平面可以保證錨具受力的穩(wěn)定性和體外索的垂直性。

5．2 避免出現(xiàn)松套的情況

在加固過程中，使用單孔夾片式錨具，設(shè)計(jì)控制索力為120KN和100KN，張拉噸位比較小。考慮到橋梁會長時(shí)間受到比較大的振動荷載影響，當(dāng)產(chǎn)生疲勞作用時(shí)，會使錨具中的夾片邊松，出現(xiàn)錨具失錨的情況。為了避免出現(xiàn)這類情況，使用防松套進(jìn)行防護(hù)。此外，在錨具夾片和防松套之間放入彈簧墊圈，確保夾片可以均勻受力，并降低振動影響。

5．3 保護(hù)張錨體系

本工程體外預(yù)應(yīng)力索為無粘結(jié)鋼絞線，使用塑料護(hù)套和外裹油脂的方法可以對預(yù)應(yīng)力索起到良好的保護(hù)效果，并且具有良好的耐久性。本工程主要使用玻璃絲布包纏油脂的方法對使用放松套和張錨體系兩端的錨具進(jìn)行保護(hù)。

6 結(jié)論

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不斷成熟和完善，為路橋工程施工帶來了極大的便利，解決了施工中遇到的一些難題。在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員要注意根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇合理的處理方式，嚴(yán)格按照規(guī)范施工，保證工程的施工質(zhì)量。

［1］何饒．淺談公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用及存在問題［J］．科技風(fēng)，2008，(21):8-10．

［2］田豐源．如何解決路橋工程施工預(yù)應(yīng)力應(yīng)用中存在的問題［J］．硅谷，2009，(24):20-23．