小議預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用

王云龍

摘 要：隨著我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷加快，公路交通運(yùn)輸能力呈現(xiàn)出大幅度上漲態(tài)勢，這主要表現(xiàn)在交通流量的增多和交通荷載的加重。橋梁工程在公路運(yùn)輸中有著重要作用，但是由于造價(jià)昂貴使得人們?cè)诠こ探ㄔO(shè)中總是千方百計(jì)的保證工程施工質(zhì)量，改進(jìn)維護(hù)工作技術(shù)。本文從預(yù)應(yīng)力技術(shù)概念和特點(diǎn)入手分析，就其在橋梁加固設(shè)計(jì)和施工方面的應(yīng)用做了初步的探討。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù)；加固設(shè)計(jì)；施工

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在目前的建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)有了近百年的歷史，是二十世紀(jì)一項(xiàng)最具革命性的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，是目前廣泛應(yīng)用于土木工程、橋梁工程的一種施工新技術(shù)。在現(xiàn)代化工程施工建設(shè)中，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行施工對(duì)于提高工程整體性、施工質(zhì)量有著保證作用。尤其是在橋梁工程中，由于其造價(jià)昂貴且容易受到自然環(huán)境、使用環(huán)境的影響而產(chǎn)生質(zhì)量隱患，因此采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固和維修是一項(xiàng)極為關(guān)鍵的課題，也是當(dāng)今工作人員研究的工作重點(diǎn)。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

預(yù)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是當(dāng)今土木工程領(lǐng)域中一個(gè)發(fā)展和推廣最快、用途最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖┕ば录夹g(shù)，它與材料學(xué)、結(jié)構(gòu)分析學(xué)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)科學(xué)的發(fā)展息息相關(guān)，是現(xiàn)代化、綜合化的工作體系。

1.1 概念

所謂的預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要指的是在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外在荷載之前，對(duì)受拉模塊中的鋼筋施加預(yù)應(yīng)力，從而提高構(gòu)件的剛度、推遲構(gòu)件裂縫出現(xiàn)時(shí)間、增加構(gòu)件的整體性和耐久性。對(duì)于現(xiàn)代化工程施工而言，其在施工中提前做好預(yù)應(yīng)力筋對(duì)于保證工程施工整體質(zhì)量和功能，從而實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的系統(tǒng)管理。

1.2 發(fā)展

預(yù)應(yīng)力技術(shù)可謂是一項(xiàng)既古老又新穎的工程體系。其在施工中思想可謂是一個(gè)極為古老的話題，這一基本原理在我國古代就已經(jīng)有所使用了，例如木鋸，自其產(chǎn)生到現(xiàn)在為止，其一直都是一個(gè)以預(yù)應(yīng)力技術(shù)為支撐的工作原理，是通過木鋸上的絞緊的繩索來對(duì)鋸條施加一個(gè)預(yù)應(yīng)力，從而保證鋸條工作效率。但是直至十九世紀(jì)這一技術(shù)才被應(yīng)用到混凝土工作中，成為混凝土工程施工建設(shè)中一項(xiàng)極為關(guān)鍵和重視的話題。在二十世紀(jì)以來，伴隨著世界各國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的研究也越來越深入，這一技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。在我國，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用是與新中國成立以來才開始應(yīng)用和研究的，雖然其起步晚、起點(diǎn)低，但是其發(fā)展速度非?？捎^。截至目前，我國已經(jīng)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)建立了多個(gè)橋梁工程，并取得了不菲的成績。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固施工中的應(yīng)用

在橋梁工程施工建設(shè)中，由于橋梁工程施工成本高、施工難度大、施工影響因素多的特點(diǎn)，使得在工作中做好橋梁質(zhì)量控制和管理是極為重要。但是，雖然在工作中我們想方設(shè)法的提高工程施工質(zhì)量，保證工程耐久性，但是長期受到自然環(huán)境和使用環(huán)境的影響，使得橋梁結(jié)構(gòu)在使用的過程中總是會(huì)出現(xiàn)大大小小的質(zhì)量問題，這是目前社會(huì)發(fā)展中一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。因此，在目前的工作中，為了保證橋梁工程的質(zhì)量，使得橋梁發(fā)揮出應(yīng)有作用，在工作中做好橋梁加固和維護(hù)是十分突出且亟待解決的課題。在橋梁工程中，當(dāng)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受到超過標(biāo)準(zhǔn)的荷載時(shí)，且本身無法滿足相關(guān)要求的時(shí)候，可采用粘貼碳纖維片或者粘貼鋼板的方法來對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行加固，但是在加固的時(shí)候由于前期施工中已經(jīng)存在著相應(yīng)的內(nèi)力，如果在工作中初始內(nèi)力本身較大，那么在構(gòu)件受到極限荷載的時(shí)候加固縱筋的應(yīng)力將會(huì)變小，加固縱筋的質(zhì)量和性能也無法得到充分的發(fā)揮。因此，在目前的工作中為了使得加固縱筋性能得到充分的發(fā)揮，通常在加固的過程中都需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除和卸載，減少構(gòu)件中存在的初始?jí)毫Γ菍?duì)于那些恒載卸載較為困難的環(huán)節(jié)來說，在工作中需要施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，這樣不僅會(huì)影響到工作面工作情況，而且還會(huì)造成無法得到及時(shí)的發(fā)揮現(xiàn)象。比如在工作中需要我們認(rèn)真的歸納和總結(jié)，將加固建筑物上部結(jié)構(gòu)中存在的橫梁加以改進(jìn)，這樣對(duì)上部某層梁進(jìn)行加固時(shí)，下部各層也不能使用，施工費(fèi)用也會(huì)比較高。實(shí)際上卸載的目的就是為了減小加固施工時(shí)混凝土的初始應(yīng)變，此時(shí)可預(yù)先對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，使受壓區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，受拉區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力，減小構(gòu)件在初彎矩作用下的拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，以提高構(gòu)件達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)變?cè)隽亢图庸啼摻畹膽?yīng)力，使加固鋼筋得到充分發(fā)揮。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在碳纖維片材加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

碳纖維具有較高的強(qiáng)度，而且施工也比較簡單，所以采用粘貼碳纖維片材對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行加固的方法得到廣泛的應(yīng)用，但由于加固前結(jié)構(gòu)已存在初始內(nèi)力，混凝土已有初始的壓應(yīng)變和拉應(yīng)變，當(dāng)壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件達(dá)到極限承載力，從加固到構(gòu)件達(dá)到極限承載力，混凝土的應(yīng)變?cè)隽繘Q定了碳纖維片材的最終應(yīng)力。如初始應(yīng)變較大，構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材的應(yīng)力較小，其強(qiáng)度高的特點(diǎn)也就得不到充分發(fā)揮，可在粘貼碳纖維片材時(shí)，先對(duì)碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力，使其有初始拉應(yīng)力，從而提高構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材的應(yīng)力，使其得到充分發(fā)揮。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁加固中的應(yīng)用

多跨連續(xù)梁有正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)，一般支座處為負(fù)彎矩，跨中為正彎矩，當(dāng)梁的抗彎承載力和抗剪承載力不滿足要求時(shí)，則需要進(jìn)行加固處理，跨中正彎矩區(qū)抗彎承載力不滿足時(shí)，可用粘貼碳纖維或粘貼鋼板的方法進(jìn)行加固，施工比較容易。如支座負(fù)彎矩區(qū)抗彎承載力不滿足，一般加固都比較困難，主要原因是所加縱筋錨固的問題不宜解決。有時(shí)可通過在梁下加大截面提高梁的承載力，這不僅增加了結(jié)構(gòu)的自重，而且還會(huì)影響建筑的使用功能，在有些情況下可能不允許。梁的抗剪承載力不滿足要求時(shí)，也不宜加固處理，特別是在整澆樓蓋或采用T形截面梁時(shí)，根據(jù)我們的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用粘貼U型鋼板或碳纖維片材進(jìn)行抗剪加固，其抗剪承載力都提高有限，原因是U型加固鋼筋的錨固存在問題。當(dāng)構(gòu)件既有彎矩又有軸力作用時(shí)，在一定范圍內(nèi)，隨著軸向壓力的增加，其正截面承載力和斜截面承載力都將會(huì)提高。實(shí)際工程中梁的下部縱向鋼筋一般都伸入到支座內(nèi)，在支座負(fù)彎矩區(qū)，上下實(shí)際配筋相差不大，類似于受壓構(gòu)件的對(duì)稱配筋。

結(jié)束語

總之，預(yù)應(yīng)力加固橋梁是一種行之有效的方法，已有許多成功的經(jīng)驗(yàn)。通過精心設(shè)計(jì)和施工，就可以達(dá)到預(yù)期的加固效果。但與國外相比我國還處在起步階段，還需要作大量的研究，以便制定出合理的計(jì)算理論和方法及通用的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，因此，我國在預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)理論及試驗(yàn)研究方面一定會(huì)不斷深入、成熟。

參考文獻(xiàn)

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