混凝土橋梁加固預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用

文 / 景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心樂平分中心 王慧玲

以預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)為研究背景，對該技術(shù)在混凝土橋梁加固工程實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)研究。首先闡述混凝土橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其次在分析混凝土橋梁病害問題及原因同時(shí)，提出了以改善混凝土橋梁結(jié)構(gòu)病害問題的被動加固法與主動加固法。而此類加固方法技術(shù)成熟且易于操作，能夠有效提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，可普遍應(yīng)用到不同類橋梁加固工程中，值得推廣使用。

引言

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具備加固性能強(qiáng)、操作方便等特點(diǎn)，將其應(yīng)用到混凝土橋梁加固工程中能夠提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，對保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性有促進(jìn)作用。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁特點(diǎn)

在當(dāng)前階段，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在許多場景中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是體現(xiàn)在橋梁建設(shè)的環(huán)節(jié)中。我國預(yù)應(yīng)力混凝土在上個(gè)世紀(jì)30年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，并在50年代得到了廣泛的普及和應(yīng)用，尤其是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁應(yīng)用中發(fā)揮了應(yīng)有的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

較大的結(jié)構(gòu)剛度

在橋梁建設(shè)的環(huán)節(jié)中，由于整體的荷載量變化，相對較小，尤其是在建設(shè)完成之后，因?yàn)闃蝮w自身的自重和車輛荷載量的變化，會造成橋身的整體變化，影響到橋身的繞度，尤其是在難以控制繞度的情況下，引起橋身嚴(yán)重變形。在橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠做好自重荷載量的控制工作，把握各項(xiàng)荷載量的各項(xiàng)內(nèi)容，尤其是等到各項(xiàng)施工結(jié)束之后，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的優(yōu)勢，降低饒度的產(chǎn)生，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的形變，提升橋梁的安全性。

橋梁自重低

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工建設(shè)時(shí)，一定要結(jié)合材料的基本情況進(jìn)行提前設(shè)計(jì)，按照混凝土和橋梁的內(nèi)容進(jìn)行選材，并在制作的環(huán)節(jié)中對混凝土的量進(jìn)行有效控制。與此同時(shí)我們可以結(jié)合橋梁的設(shè)計(jì)理念，逐步優(yōu)化預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)。特別要選擇一些具有高性能的材料，避免預(yù)應(yīng)力混凝土材料的自種情況。所以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的過程中，我們可以有效的選擇合適的方式降低橋梁的自重。

結(jié)構(gòu)安全性能的強(qiáng)化

考慮到運(yùn)用到了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁的施工環(huán)節(jié)中，我們可以消除橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變化，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和有效性。所以在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，我們可以保證安全性能的完全釋放。

施工效率與環(huán)保性能較高

在預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的施工過程中，我們可以充分發(fā)揮原材料的優(yōu)勢，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的材料浪費(fèi)。與此同時(shí)，我們可以保證整個(gè)橋梁性能的提升，做好基礎(chǔ)性的處理工作，避免因其他因素帶來的影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁存在問題和成因分析

和預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相比較，整體的造價(jià)偏低，剛度相對較大，保證了整體的安全性和有效性，提升了整體的施工效率。由于橋梁自身結(jié)構(gòu)的自重影響加上混凝土抗裂性能的弱化，使得混凝土橋梁出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，甚至引起了較大的問題。因此，危及到橋梁的安全性能。

存在的問題

1.結(jié)構(gòu)存在裂縫

作為一種典型的混凝土材料，經(jīng)常出現(xiàn)裂縫是非常絕對的，不產(chǎn)生裂縫是相對的。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在裂縫產(chǎn)生的過程中，該裂縫會從微觀一直延伸到宏觀一個(gè)完整的流程?；炷敛牧衔⒘延腥N形式，分別依次是凍脹裂縫、水泥石裂縫和骨料裂縫。以上三種裂縫主要是以混凝土材料裂縫的形式進(jìn)行區(qū)分的。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁紅光裂縫存在于各項(xiàng)材料內(nèi)部，甚至也會延伸到材料表面 。從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的情況來看，一定要隨時(shí)關(guān)注裂縫的產(chǎn)生，避免裂縫對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁產(chǎn)生的改變，消除結(jié)構(gòu)失穩(wěn)帶來的影響。

2.增大結(jié)構(gòu)撓度

所謂的撓度，主要指的是在受彎構(gòu)件的作用下會形成豎直方向的形變。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一旦出現(xiàn)了撓度，從側(cè)面表明橋梁的結(jié)構(gòu)，內(nèi)力也出現(xiàn)了不同程度的變化。一旦橋梁的承受能力超過了混凝土的抗拉性能的時(shí)候，橋梁就會出現(xiàn)不同程度的裂縫，與此同時(shí)裂縫也會隨之?dāng)U大，造成橋梁內(nèi)部的失衡。

產(chǎn)生的根源

從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的根源來看，可以分為內(nèi)部和外部兩種原因，主要的還是由于預(yù)應(yīng)力橋梁，因?yàn)槭艿胶奢d力的作用，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的位移甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫。在這個(gè)過程中，外部荷載量比如說像汽車環(huán)境變化、材料的收縮、橋梁沉降等所產(chǎn)生的荷載，都會給橋體本身帶來內(nèi)力的變化，影響到最終的應(yīng)力變化。產(chǎn)生不同程度的形變型變，一旦超過混凝土結(jié)構(gòu)的自身結(jié)構(gòu)力，就會出現(xiàn)不同程度的裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁撓度的產(chǎn)生具有多種原因，由于長期的變化造成預(yù)應(yīng)力失效。從預(yù)應(yīng)力橋梁撓度變化的主要原因來說，剛度降低是導(dǎo)致所有問題的關(guān)鍵所在。一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫開裂，就要做好非剛性的連接；其次是橋梁腹板出現(xiàn)了大面積的開裂，也會引起整個(gè)截面的剛度降低。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固的基本原理

1.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固力學(xué)特性

當(dāng)荷載力在以上橋梁進(jìn)行作用時(shí)，可以看出橋梁是一種純彎結(jié)構(gòu)，它能夠承受上部荷載量對橋梁所產(chǎn)生的彎矩 。而在加固力學(xué)特性分析時(shí)，可以按照以下公式進(jìn)行計(jì)算。

從應(yīng)力產(chǎn)生的情況可知，橋梁在受力的過程中會發(fā)生不同形式的形變，主要是由于三個(gè)因素導(dǎo)致的荷載過程中產(chǎn)生的內(nèi)力大小，橋梁主梁橫截面的面積直接對截面的幾何特性和材料的特性造成了不同程度的影響。一旦橋梁上部的荷載量增加時(shí)，會使橋梁的彎矩增加，造成不同程度的應(yīng)力變化，一旦應(yīng)力變化超過橋梁自身材料的特殊性是會造成橋梁自身的開裂，引起承載力下降等危險(xiǎn)現(xiàn)象；與此同時(shí)一旦橋梁的使用時(shí)間超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，材料會隨著時(shí)間推移導(dǎo)致材料性能的弱化，甚至引起應(yīng)力能力的變化 。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固基本原理

從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固情況來看，可以從兩個(gè)方面著手，首先是從外因出發(fā)，完全改變橋梁的結(jié)構(gòu)性能，保證橋梁的承載力符合要求。其次是從設(shè)計(jì)出發(fā)，按照橋梁的主梁橫截面面積，通過多種混凝土的噴射包裝形式，增強(qiáng)整體的強(qiáng)度；為了保證橋梁主梁的強(qiáng)度大小，通常會選擇碳纖維和環(huán)氧砂漿粘貼鋼板提升橋梁的強(qiáng)度。除此之外還要從內(nèi)因角度著手，依托橋梁內(nèi)力的調(diào)整，保證橋梁的承載力提升。具體來說可以將橋梁的原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變提升橋梁的荷載量，一般從純彎曲結(jié)構(gòu)全面改變?yōu)閺潐航Y(jié)構(gòu)，消除橋梁主梁承受的彎曲影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁被動加固法

1.粘貼鋼板或碳釬維布法

選擇合適的鋼板和碳纖維布進(jìn)行加固處理，因?yàn)檫@些材料屬于高強(qiáng)材料，能夠保證橋梁的剛度提升至最高水平。在橋梁加固的過程中，要及時(shí)張貼材料，保證受拉區(qū)域和受力薄弱節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，更好地提升橋梁的整體承載力。這種加固方法的優(yōu)勢，明顯可以維持橋梁結(jié)構(gòu)原有尺寸截面的穩(wěn)定性，同時(shí)通過全面有效的施工方法和施工技術(shù)，更好地提升施工效果。所以這種加固方法是整個(gè)預(yù)應(yīng)力橋梁加固過程中最佳科學(xué)和有效的方法。

2.增大截面與配筋法

在原有橋梁主梁的截面下增大橫截面積和配筋，法是一種能夠達(dá)到良好受力狀態(tài)的方法，可以避免在受力過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的彎矩，進(jìn)而達(dá)到減少應(yīng)力的效果。這種加固方法的加固原理非常簡單，具有良好的優(yōu)勢，尤其是在橋梁加固的過程中，可以搭設(shè)良好的架體，維持整體的穩(wěn)定，保證整體的工作量符合規(guī)范。

3.結(jié)構(gòu)受力體系法的改變

在加固結(jié)構(gòu)受力體系法的過程中，可以保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體承載力的提升，這種方法的優(yōu)勢比較明顯，可以改變橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀況，將原有的拉力減小至最低的水平，保證結(jié)構(gòu)拉力的穩(wěn)定性和有效性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫風(fēng)險(xiǎn)。但是這種方法的工作量相對較大，還需要投入大量的資金和能源，甚至要改變原有的結(jié)構(gòu)形式。除了特殊的情況以外，這種加固方法不會得到普及。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁主動加固法

1.體外預(yù)應(yīng)力加固法

在原有運(yùn)力橋架的基礎(chǔ)上合理控制橋梁的受拉區(qū)域，保證預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向符合放置的規(guī)定，這是體外預(yù)應(yīng)力加固方法的一種優(yōu)勢。它可以有效地將橋梁體外運(yùn)力經(jīng)的走向進(jìn)行集中調(diào)整，維持內(nèi)力與橋梁的水平方向變化，避免出現(xiàn)橋梁的應(yīng)力緊張。以上的加固方法非常適用于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)結(jié)構(gòu)，尤其是在加固改造過程中維持一定的穩(wěn)定性。

2.無粘結(jié)和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法指的是具有良好防護(hù)服保護(hù)能力的預(yù)應(yīng)力鋼筋排布，在加固的橋梁內(nèi)部，然后結(jié)合具體的澆筑內(nèi)容，按照有效的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值的控制，尤其是在一些鋼筋張拉的部位增加橋梁的整體穩(wěn)定性。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋加固法是相對而言的一種加固方法，他能夠按照具體的錨固位置進(jìn)行加固，一旦兩者形成有效的粘結(jié)并形成完整的整體，進(jìn)而達(dá)到同一受力的最終效果。

結(jié)語

本文基于橋梁加固施工項(xiàng)目的各項(xiàng)基礎(chǔ)性內(nèi)容，合理控制體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的具體優(yōu)勢，按照研究的類型把握其中的各項(xiàng)參數(shù)，更好的滿足橋梁的加固需求，進(jìn)而達(dá)到有效的加固效果。