T型梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固關(guān)鍵技術(shù)研究

張帥珂

中交一公局第七工程有限公司，河南 鄭州 450000

1 工程概況

某省道3座大橋分別為5～50m、4～50m和3～50m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋。大橋均為50m跨徑T型梁橋，于2008年建成。橋梁上部主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，強度等級為C30，頂板寬度為1.5m，高度為2.7m，梁頂橫坡1.5%，高跨比為1∶18.52。實際使用情況表明，3座橋梁均有不同程度的病害，體現(xiàn)在T梁開裂、結(jié)構(gòu)局部破損等方面。技術(shù)評估認(rèn)為，橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后已經(jīng)不具備使用條件，難以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，亟須對其采取加固措施，使橋梁恢復(fù)至正常使用的狀態(tài)。

加固的主要方法及目的：（1）在原基礎(chǔ)上增加體外預(yù)應(yīng)力，以改善T梁的受力條件，使其具有足夠的抗彎、抗剪承載力；（2）增設(shè)橫隔板，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；（3）針對T梁裂縫的實際情況采取處治措施，確保結(jié)構(gòu)可恢復(fù)完整并具有耐久性；（4）處治其他病害，改善橋梁使用功能。

2 加固設(shè)計參數(shù)

根據(jù)原T梁的實際情況，經(jīng)計算后可得，中梁和邊梁兩部分的抗彎承載力不能滿足規(guī)范要求，在設(shè)計荷載作用下中梁和邊梁抗彎承載力比設(shè)計承載力小13%和15%，T梁抗彎承載力不足；邊梁距梁端4～7m抗剪承載力較設(shè)計極限承載力小2%，不滿足規(guī)范要求；在正常使用極限狀態(tài)下，邊梁下緣主拉應(yīng)力超限。由靜載試驗可知，橋梁均缺乏足夠的橫向聯(lián)系，難以滿足橫向高效傳力的要求，加載時將影響橋梁的使用，有明顯的側(cè)向變形。因此，設(shè)計考慮如下：在梁的兩側(cè)對稱布置預(yù)應(yīng)力束，兩端錨固在新增齒板上；每榀T梁設(shè)2根3-φs15.24mm（上排）和2根4-φs15.24mm（下排）體外無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線；橫向每跨增設(shè)4道鋼筋混凝土橫隔板；無黏結(jié)錨固端設(shè)計成可更換可補張拉構(gòu)造。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)

3.1 測放新增構(gòu)件位置

經(jīng)分析后確定設(shè)計中所標(biāo)注的錨固塊、鋼絞線、新增橫隔板、轉(zhuǎn)向塊等標(biāo)注，在底板、腹板處使用鋼筋探測儀探測出原預(yù)應(yīng)力束所在的位置，將其與原設(shè)計竣工圖紙進行對比，最終確定標(biāo)注箱梁原底板、腹板鋼絞線的位置，并適當(dāng)調(diào)整放樣。

3.2 鑿毛處理

錨固塊范圍內(nèi)底板、腹板混凝土保護層需先行鑿除清理掉碳化層，直至粗骨料外露，并用高壓水沖洗干凈。

3.3 植筋

（1）劃線定位。參照施工圖紙標(biāo)注孔位和型號；對比原圖紙，借助鋼筋探測儀進行探測，確保鋼筋位置準(zhǔn)確。植筋處若有受力鋼筋可根據(jù)圖紙重新測算，調(diào)整鉆孔位置，也可以在不損傷原有預(yù)應(yīng)力管道的基礎(chǔ)上適當(dāng)減小鉆孔深度。

（2）鉆孔。按照放樣的標(biāo)記位置鉆孔，其鉆孔深度要和植筋的埋深距離保持一致。

（3）清孔。孔道需要毛刷反復(fù)清洗，徹底清除表面雜物、塵土，確保孔內(nèi)干燥。

（4）灌膠。按照對應(yīng)的比例配置膠黏劑，一般情況下，改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠可分A、B兩組配置，按要求控制材料用量，利用電動攪拌機攪拌，使其具有均勻性。灌膠作業(yè)前，用酒精或丙酮清理孔壁，待其恢復(fù)潔凈的狀態(tài)后，利用灌注器完成灌膠操作，具體應(yīng)從孔底處開始，并加強檢查，待實際灌膠位置在孔深的2/3處時可以停止。

（5）植筋。確保鋼筋表面無垢，可在注入膠黏劑后將鋼筋單向緩慢插入，使其旋轉(zhuǎn)至設(shè)計高度，慢慢排除孔內(nèi)空氣，待其孔口處溢出膠黏劑之后立即清理干凈。在這一過程中，配膠、灌膠、植筋需連續(xù)作業(yè)，間隔時間不可過長，否則會影響植筋效果[1]。若在膠黏劑初凝時間之外則應(yīng)立即清除膠黏劑，然后重復(fù)上述步驟。

（6）靜置固化。已植鋼筋需在膠黏劑完全固化后方可觸動。

（7）待膠黏劑完全固化后綁扎鋼筋骨架，安裝轉(zhuǎn)向塊等。

3.4 澆筑混凝土

該工程中使用的錨固塊體積較小，同時施工作業(yè)空間狹窄，鋼筋多且密，澆筑難度較高，因此在保證澆筑質(zhì)量的要求下采用自流平混凝土。在確?；炷列阅芊显O(shè)計需要的前提下澆筑錨固塊，然后對其進行高強度的振搗，確?；炷吝_到密實狀態(tài)，以免出現(xiàn)蜂窩、麻面。受施工現(xiàn)場空間的限制，在操作中可適當(dāng)多設(shè)幾組喇叭形進料口，使用地泵泵送混凝土分層進行澆筑，待其澆筑完畢對其進行養(yǎng)護。養(yǎng)護方式包含覆蓋、涂刷養(yǎng)護劑、薄膜保濕等。

3.5 安裝新增預(yù)應(yīng)力鋼絞線

鋼絞線為環(huán)氧噴涂型，在外面包有PE保護套，耐腐蝕性高。檢查鋼束的預(yù)留孔洞，在確?？锥锤蓛?、順滑的前提下可進行穿束[2]。為了確保人工穿束的效果，在穿束的過程中要確保PE保護套外觀良好、不被損壞。同時，按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，剝除PE保護套的一定長度之后再安裝鋼絞線，使其外露部分滿足張拉需求。然后，通過計算求得鋼絞線下料長度。為了順利完成張拉作業(yè)，還需確定外露長度、張拉伸長值等關(guān)鍵控制參數(shù)。在完成鋼絞線下料后，鋼絞線還要按照順序重新標(biāo)號，并對每根鋼絞線進行編號，以方便區(qū)分。

3.6 預(yù)應(yīng)力張拉

（1）為了盡可能避免預(yù)應(yīng)力束彈性壓縮損失過多，對同一個錨固塊的張拉一般采用超張拉式逐級智能同步張拉，且根據(jù)需要調(diào)整各束的預(yù)加力，確保各鋼絞線上的有效應(yīng)力保持在同一個數(shù)值，半幅梁體同步施張。

（2）以體外鋼絞線的類型、張拉力為主要依據(jù)，確定合適的張拉設(shè)備?？紤]到該工程施工空間有限（狹窄）的情況，可以采用單孔千斤頂，單孔分絲有序完成張拉作業(yè)。為了提高張拉精度，應(yīng)提前標(biāo)定千斤頂，并確定各張拉階段的合理油壓值，張拉過程中要根據(jù)相關(guān)要求予以控制。

（3）錨固塊需養(yǎng)護7d以上，待實測強度、彈性模量均達標(biāo)后，進入預(yù)應(yīng)力張拉環(huán)節(jié)。

（4）張拉采取雙控標(biāo)準(zhǔn)，以張拉力為主要的判斷依據(jù)，利用伸長量輔助檢驗，要求兩者均達標(biāo)。準(zhǔn)確控制每級別的張力，記錄相應(yīng)的伸長量，并將其實際伸長量與預(yù)想結(jié)果進行對比，確保其誤差控制在6%以下。若超出這一范圍應(yīng)立即停止張拉并及時檢查，調(diào)整之后方可重新張拉。

（5）經(jīng)計算可知，該工程張拉控制應(yīng)力需達到1209MPa，即201.66t。張拉的施工次序為從0到15%，釋放后再從0到50%，再到100%，最后施加的應(yīng)力為103%，持荷2min錨固。預(yù)應(yīng)力在張拉過程中還會有一定程度的損失，如摩擦、彈性壓縮所帶來的損失等，因而在施工中可采用超張拉3%的控制力進行張拉。此環(huán)節(jié)張拉錨固結(jié)束后，需測量其實際伸長值，確保數(shù)值在合理范圍之內(nèi)則可進行下一束張拉。

（6）在張拉過程中應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)對其進行全程監(jiān)控，并將觀測點設(shè)置于錨固塊及少量裂縫處。若在張拉過程中錨固塊出現(xiàn)開裂情況或原有的縫隙加大，應(yīng)立即停止施工，待找到原因后方可繼續(xù)張拉[3]。

3.7 鋼絞線及錨具防護

鋼絞線張拉完成后需用砂輪切割機去掉多余的部分。為了增強鋼絞線的抗腐蝕性能，鋼絞線外露部分還需涂抹黃油。為了給二次張拉創(chuàng)設(shè)良好的條件，可將環(huán)氧砂漿灌注在體外錨具上，同時增設(shè)保護套，發(fā)揮防護的作用。

4 體外預(yù)應(yīng)力加固施工總結(jié)

4.1 工藝原理

鋼絞線、高強鋼絲是體外預(yù)應(yīng)力加固中常見的施力工具，尤其是在橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力加固中。隨著預(yù)應(yīng)力張拉進程的推進，將形成反彎矩，與部分外荷載的內(nèi)力相抵消。這種主動施加力的加固方式使結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，從而提高結(jié)構(gòu)的剛度，增強其抗裂性能，還凸顯了高強材料的使用價值[4]。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力布置形式

運用體外預(yù)應(yīng)力加固的方式要結(jié)合工程的結(jié)構(gòu)形式、病害狀況，綜合考慮施工空間等因素，合理布置體外預(yù)應(yīng)力形式。就該工程而言，同時結(jié)合了增加橫隔板和粘貼碳纖維布等方式，調(diào)高了結(jié)構(gòu)整體性。在錨固體系施工過程中應(yīng)盡可能安裝精確，保證與梁體貼合并處于一個受力平面，最大限度地減少預(yù)應(yīng)力在傳遞過程中的損失。此外，該工程病害范圍比較集中，可采取局部加固的方式[5]。

4.3 交通疏導(dǎo)

為了確保混凝土澆筑的質(zhì)量及張拉效果，施工中可采取交通疏導(dǎo)的方式輔助施工，橋梁一半處于通車狀態(tài)，另一半處于施工狀態(tài)，總體施工占道時間較短，僅張拉時需短時間中斷施工跨交通。

5 結(jié)束語

近年來，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁加固中的應(yīng)用越來越廣泛，且隨著張拉工藝的升級，質(zhì)量控制更加精準(zhǔn)，出現(xiàn)了較多形式，如體外預(yù)應(yīng)力碳纖維板、體外預(yù)應(yīng)力成品索等，均取得了良好的加固效果。文章結(jié)合實例探討了T型梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固的關(guān)鍵技術(shù)，可為同類工程提供參考。