體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用

謝君芝

摘 要：體外預(yù)應(yīng)力屬于一種主動(dòng)加固的范疇，對(duì)原結(jié)構(gòu)損害程度低，且能很大程度上提高結(jié)構(gòu)承載能力，有效控制結(jié)構(gòu)跨中撓度及截面裂縫，進(jìn)而在工程中得到廣泛應(yīng)用。為此本文在充分了解體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)概況的基礎(chǔ)上，通過(guò)具體案例，對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力；橋梁工程；施工要點(diǎn)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅增長(zhǎng)和時(shí)間的累積，很多橋梁已經(jīng)出現(xiàn)病害承載力下降。加上在役公路橋梁中有相當(dāng)一部分按照原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建成的橋梁已經(jīng)不能滿足正常使用要求，嚴(yán)重阻礙了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。將舊橋危橋拆除重建的想法既不現(xiàn)實(shí)也不科學(xué)，因此舊橋加固是十分有效的辦法。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是種十分有效的加固方法，它是后張法預(yù)應(yīng)力體系的重要分支之一。相對(duì)于被動(dòng)加固法的增大截面加固法，體外預(yù)應(yīng)力加固梁身自重增加很少，但能大幅改善調(diào)整原有結(jié)構(gòu)的受力情況，提高承載力和抗裂性能，對(duì)橋墩及基礎(chǔ)影響也很小，同時(shí)對(duì)橋梁交通影響不大，可節(jié)約維護(hù)成本。

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概況

體外預(yù)應(yīng)力是后張預(yù)應(yīng)力體系的重要分支之一，體外預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力筋套管布置簡(jiǎn)單，調(diào)整容易，簡(jiǎn)化了后張法的操作程序，大大縮短了施工時(shí)間；同時(shí)由于預(yù)應(yīng)力筋布置于腹板外面，使得澆筑砼方便；由于預(yù)應(yīng)力筋的位置，減少了施工過(guò)程中的摩擦損失且更換預(yù)應(yīng)力筋方便易行。

體外和體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的根本區(qū)別就是預(yù)應(yīng)力筋位于混凝土結(jié)構(gòu)的外部，僅在錨固及轉(zhuǎn)向塊處可能與結(jié)構(gòu)相連，因此，體外索的應(yīng)力是由結(jié)構(gòu)的整體變形所決定的；而在體內(nèi)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，力筋位于混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，與結(jié)構(gòu)完全粘結(jié)，在任意截面處都與結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)，因此力筋的應(yīng)力是與某個(gè)混凝土截面息息相關(guān)的。傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋是不被看作一個(gè)單獨(dú)構(gòu)件的。而體外筋在混凝土體外，自然成為一個(gè)相對(duì)于組成結(jié)構(gòu)整體的單獨(dú)構(gòu)件，其較體內(nèi)筋要重要許多。所以在承受動(dòng)力荷載的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須考慮到體外筋與結(jié)構(gòu)是獨(dú)立振動(dòng)的，應(yīng)防止二者共振，而且當(dāng)體外預(yù)應(yīng)力筋在動(dòng)力荷載（如車輛等）作用下發(fā)生共振時(shí)，就易發(fā)生錨具的疲勞破壞和轉(zhuǎn)向構(gòu)件處的預(yù)應(yīng)力筋的彎折疲勞破壞。在地震區(qū)時(shí)設(shè)計(jì)還必須考慮采取相應(yīng)措施，提高體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2 工程案例

某橋梁工程為鋼筋混凝土T型梁橋，其平均跨距為13m。多種因素影響下，橋梁下緣混凝土已經(jīng)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，局部混凝土已脫落，且產(chǎn)生縱向貫通裂縫，主鋼筋銹蝕問(wèn)題嚴(yán)重。為此必須對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理。施工前，必須先將松動(dòng)的混凝土鑿除，隨后將其銹蝕問(wèn)題清理干凈，一般選用鋼絲刷即可，同時(shí)掛模澆筑C50混凝土進(jìn)行處理。最后實(shí)行體外預(yù)應(yīng)力加固施工。

3 橋梁加固中體外預(yù)應(yīng)力施工要點(diǎn)

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)公路網(wǎng)基本完善，但橋梁抗震性差、承載力低等問(wèn)題仍然存在，為避免對(duì)橋梁工程使用性能及安全性造成極大影響，必須采取科學(xué)有效的加固方式提升橋梁承載力，以此滿足交通運(yùn)輸發(fā)展需求。體外預(yù)應(yīng)力是橋梁加固的主要技術(shù)之一，其特點(diǎn)為施工簡(jiǎn)便、改善結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)及提升結(jié)構(gòu)承載力及抗裂度。具體施工要點(diǎn)如下：

1、人孔開設(shè)

在各箱各跨對(duì)應(yīng)橋面部位布設(shè)施工人孔，以施工人員出入箱梁方便作為孔洞開設(shè)尺寸標(biāo)準(zhǔn)。隨后將箱梁內(nèi)雜物清理干凈，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，放出箱梁內(nèi)部尺寸。

2、轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)施工

因體外預(yù)應(yīng)力鋼索施加于箱梁內(nèi)，為降低損壞原橋的程度，可選取鋼結(jié)構(gòu)作為體外鋼索的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，且在箱外進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)放線定位、加工預(yù)制，要求以滿焊的形式焊接全部鋼制構(gòu)件，保證受力符合設(shè)計(jì)要求。鋼結(jié)構(gòu)形成骨架后，可選取鋼板粘結(jié)鋼制構(gòu)件和箱內(nèi)混凝土接觸面，且將C50鋼纖維混凝土粘結(jié)到兩個(gè)鋼板之間進(jìn)行填實(shí)處理。在墩頂橫梁位置體外鋼索應(yīng)及時(shí)進(jìn)行開槽偏轉(zhuǎn)施工，但在墩頂專向鋼管就位后，需在6到8cm之間控制橋面上下層鋼筋距離。但這種情況下，安裝直徑133mm轉(zhuǎn)向鋼管難度較大，且不得斷開橋面第一排受力鋼筋，因此必須切除墩頂橫梁橋面第二排橫向鋼筋，要求先加固處理橫梁范圍外的第二排橫向鋼筋，隨后切斷該鋼筋。試安定位轉(zhuǎn)向鋼管后，需將環(huán)氧砂漿鋪設(shè)到橫梁范圍內(nèi)，隨后再次安裝鋼筋，且焊接橋面鋼筋。按照設(shè)計(jì)規(guī)定，與橋梁箱梁實(shí)際尺寸相結(jié)合，按照“墩頂靠上、轉(zhuǎn)向貼底”的規(guī)定，對(duì)墩頂位置進(jìn)行確定，并安裝轉(zhuǎn)向鋼管，隨后將C50鋼纖維混凝土澆筑到墩頂開槽位置。全部暴露于空氣中的鐵件必須進(jìn)行環(huán)氧樹脂防腐處理。

3、橋梁裂縫修補(bǔ)

橋梁連續(xù)箱梁跨中下?lián)陷^大，墩頂范圍內(nèi)極易出現(xiàn)橋面裂縫?？缰形恢猛谙淞旱装?、腹板與翼板位置產(chǎn)生裂縫。為準(zhǔn)確普查裂縫，確定裂縫實(shí)際情況，一般可選取專門檢查儀器進(jìn)行處理，隨后將0.3mm以上裂縫全部封閉。將高分子材料通過(guò)插入壓漿嘴向裂縫內(nèi)壓入，并充分填滿。

4、穿索及預(yù)應(yīng)力張拉

根據(jù)工程建設(shè)需求，可將無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線（4根）配置到各片T型梁上，總量為16根。為保證各片量均勻受力，分2此張拉兩端。交叉布設(shè)固定端和張拉段，855mpa為預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力，622.5mpa為有效預(yù)應(yīng)力。要求施工應(yīng)用中，必須標(biāo)注好所有無(wú)粘結(jié)鋼絞線，隨后向鋼栓孔洞內(nèi)穿入鋼絞線，并做好位置調(diào)整工作。待錨杯、夾片外螺母、千斤頂及張拉配件安裝以后，即可張拉預(yù)應(yīng)力。在梁兩側(cè)選取一端張拉法對(duì)鋼絞線逐根進(jìn)行對(duì)稱張拉。張拉施工中必須對(duì)所有主梁跨中撓度、裂縫閉合狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

4 橋梁加固中體外預(yù)應(yīng)力施工注意事項(xiàng)

1、防松套

選取單孔夾片式錨具用于橋梁工程體外預(yù)應(yīng)力索錨固體系，100kN與120kN為設(shè)計(jì)控制索力。長(zhǎng)期振動(dòng)荷載作用下，將導(dǎo)致錨具夾片松散，或錨具失錨，為避免這種問(wèn)題出現(xiàn)，可選取防松套作為夾片防松裝置。除此之外，必須將彈簧墊套設(shè)置到防松套和錨具夾片間，保證三夾片能夠均勻受力，進(jìn)而達(dá)到減振的功效。

2、鋼銷栓與轉(zhuǎn)向塊

作為橋梁工程加固的主要構(gòu)件，鋼銷栓與轉(zhuǎn)向塊裝置極為重要。為全面提升工程質(zhì)量，必須做到以下幾點(diǎn)：

第一，與張錨體系錨固需求、傳力作用相符。選取鋼板焊接轉(zhuǎn)向塊，確保預(yù)應(yīng)力快速傳遞；

第二，體外索預(yù)應(yīng)力張拉之后，在索力影響下，針對(duì)混凝土孔壁銷栓可起到擠壓作用，銷栓選用時(shí)，必須對(duì)混凝土洞口尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而達(dá)到混凝土局部承壓規(guī)定；

第三，索力影響下，錨具錨環(huán)產(chǎn)生的擠壓力將作用于鋼栓，此時(shí)需加工平面至錨下栓體表面，該平面應(yīng)確保受力穩(wěn)定，且垂直于體外索。

3、張錨體系的保護(hù)

體外預(yù)應(yīng)力索選取無(wú)粘結(jié)鋼絞線，為滿足預(yù)應(yīng)力索保護(hù)需求，必須將油脂、塑料護(hù)套裹于其外側(cè)，增強(qiáng)其耐久性。選取玻璃絲布包裹油脂的方式對(duì)張錨體系兩端錨具、防松套進(jìn)行充分防護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，在橋梁工程施工中，只有根據(jù)相關(guān)施工要求進(jìn)行施工，才能提升建筑工程的質(zhì)量。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為橋梁加固工程施工建設(shè)的重要技術(shù)之一，只有規(guī)范施工流程，才能提高其施工技術(shù)水平，才能提高工程整體質(zhì)量，并能為橋梁工程經(jīng)濟(jì)效益最大化的實(shí)現(xiàn)提供可靠保障。

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