公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)與加固分析

羅富愿

（吉安市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，江西吉安 343000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，公路橋梁工程作為公共交通體系的重要組成部分，發(fā)揮著重要的作用，公路橋梁工程規(guī)模大、跨度長(zhǎng)、投資大、風(fēng)險(xiǎn)大，管理難度較大，在施工過(guò)程中難免出現(xiàn)一些問(wèn)題。施工人員應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)工程設(shè)計(jì)行業(yè)規(guī)范操作，做好預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)與加固工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確保預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁更加穩(wěn)定安全，以此確保公路橋梁工程主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，確保橋梁在建設(shè)完成后可以順利投入運(yùn)營(yíng)。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁概述

在公路橋梁工程建設(shè)完成并投入運(yùn)行后，車輛通行過(guò)程中，一些大型載重車輛會(huì)因超重問(wèn)題對(duì)公路橋梁工程產(chǎn)生較大的破壞，導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)和地基發(fā)生不同程度的變形、裂痕和下沉問(wèn)題。出現(xiàn)該問(wèn)題，一方面因?yàn)槭苘囕v自身荷載的影響，另一方面是施工材料易變形，抗荷載能力較低所導(dǎo)致。因此，在公路橋梁工程完工后，需要對(duì)運(yùn)力、混凝土橋梁的承載力、穩(wěn)定性等多方面性能進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)具體測(cè)試情況及時(shí)調(diào)整工程設(shè)計(jì)方案。在混凝土橋梁施工過(guò)程中，需要科學(xué)搭設(shè)鋼筋，提高混凝土橋梁的韌性和抗伸拉能力，確保橋梁工程在后期使用過(guò)程中有效抵抗各種外界因素的不利影響，減少損傷，提高工程結(jié)構(gòu)的抗變形能力。目前，受我國(guó)公路橋梁工程施工技術(shù)水平的限制，還存在著較大的難題需要解決，尤其是公路工程預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在外力作用下常常會(huì)發(fā)生形變問(wèn)題，導(dǎo)致公路橋梁工程不穩(wěn)定，安全系數(shù)下降，嚴(yán)重影響橋梁的使用年限[1-2]。

從以上分析結(jié)果來(lái)看，影響公路橋梁應(yīng)力、混凝土結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的因素是車輛本身的荷載和工程的運(yùn)載重量。工程單位需加強(qiáng)重視，科學(xué)分析公路橋梁工程本身的特點(diǎn)、橋梁工程自身重力以及公路橋梁工程在水力、風(fēng)力等各方面因素影響下出現(xiàn)不同程度的破損問(wèn)題。通過(guò)綜合分析和對(duì)比，在施工過(guò)程中、后期維護(hù)使用過(guò)程中加強(qiáng)控制，做好預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)與加固工作，及時(shí)消除各方面因素的影響，有效提高混凝土橋梁的使用壽命和安全性、穩(wěn)定性。并對(duì)現(xiàn)有的施工技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造，明確預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展周期，科學(xué)發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁本身的創(chuàng)新性和現(xiàn)代性優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在施工環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制和干預(yù)，有效保證施工質(zhì)量，如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁

2 公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)技術(shù)

第一，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁局部破損檢測(cè)技術(shù)。在對(duì)公路橋梁工程運(yùn)力、混凝土橋梁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要采用專業(yè)的檢測(cè)器具，注重對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)局部破損的情況和破損延展變化程度進(jìn)行測(cè)量、分析。在此過(guò)程中，還應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)指數(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比調(diào)整，縮小偏差，做好相關(guān)評(píng)估工作，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。當(dāng)前常用的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁局部破損檢測(cè)技術(shù)具體分為預(yù)應(yīng)力傳感檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)力釋放法兩種。傳感器檢測(cè)技術(shù)一般是在鋼筋上放置傳感器檢測(cè)設(shè)備，便于直接操作。應(yīng)力釋放法是指在預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)中的原始應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)鉆入小孔，去除一部分應(yīng)力后，使圓孔周圍的應(yīng)力松弛。鉆孔會(huì)破壞原來(lái)的應(yīng)力分布情況，實(shí)現(xiàn)新的應(yīng)力平衡，在鉆孔后會(huì)使原來(lái)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生位移，通過(guò)計(jì)算孔內(nèi)的應(yīng)變量可以有效測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應(yīng)力，能準(zhǔn)確得出測(cè)量構(gòu)件分隔前后的位移變化后的應(yīng)力轉(zhuǎn)變情況。

第二，電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)。電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)也是一種非?？煽康募夹g(shù)，通過(guò)對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)本身的磁場(chǎng)變化情況來(lái)判斷預(yù)應(yīng)力大小，該技術(shù)通過(guò)磁通量泄露原理準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的預(yù)應(yīng)力的損失量。一般在應(yīng)力變化后，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的體積也會(huì)發(fā)生伸縮變化，導(dǎo)致局部磁通路面積出現(xiàn)變化后引起磁通量出現(xiàn)變化，可通過(guò)檢測(cè)磁通量變化來(lái)判斷出應(yīng)力的變化幅度。該檢測(cè)技術(shù)相比于其他檢測(cè)技術(shù)，優(yōu)勢(shì)顯著，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)力變化情況，檢測(cè)速度快，但是在具體檢測(cè)的過(guò)程中會(huì)受到各種外界因素和材質(zhì)等因素的影響，無(wú)法保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性[3]。

第三，光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)。光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)性的傳統(tǒng)傳感器檢測(cè)技術(shù)，該檢測(cè)技術(shù)測(cè)量范圍小，主要進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)，如果臨界斷面范圍不明確，則會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不符合相關(guān)要求。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，比如橋梁狀況的評(píng)估，就需要進(jìn)行大面積的檢測(cè)。為了確保檢測(cè)過(guò)程安全順利進(jìn)行，確保大型結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，需對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。在光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)下可有效發(fā)現(xiàn)橋梁工程結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)性問(wèn)題，便于及時(shí)進(jìn)行修復(fù)調(diào)整，確保橋梁結(jié)構(gòu)整體安全、可靠，減少道路事故的發(fā)生率，確保路橋可以長(zhǎng)時(shí)間使用，并在后期及時(shí)進(jìn)行檢修。

第四，射線檢測(cè)技術(shù)。主要通過(guò)射線原理進(jìn)行檢測(cè)，射線是指同位素或者原子核發(fā)散形成的一種約束力，同位素一般和土壤的密度與水分有直接關(guān)系。將射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測(cè)中，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的性能、功能狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，檢測(cè)可分為靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)；根據(jù)檢測(cè)時(shí)間可分為瞬時(shí)試驗(yàn)、長(zhǎng)期試驗(yàn)。在靜載試驗(yàn)下，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到靜載作用的影響，對(duì)此可根據(jù)作用力的大小對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力進(jìn)行檢測(cè)。在動(dòng)載檢測(cè)下，可以準(zhǔn)確判斷動(dòng)力荷載大小、頻率變化情況和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動(dòng)力、結(jié)構(gòu)的自振頻率、振動(dòng)率、衰減程度和加速程度等[4]。

3 公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固技術(shù)方法

3.1 加固法

在公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的整體特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，制定可靠的加固措施，并選擇科學(xué)合理的加固方法。常見(jiàn)的加固方法有間接加固法和粘鋼加固法兩種。間接加固法是在加固的過(guò)程中設(shè)置鋼絞線或預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉桿等支撐架，有效支撐預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)，確保加固任務(wù)順利完成。在選擇應(yīng)力鋼筋時(shí)，需對(duì)原有混凝土橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力變化情況進(jìn)行分析，在此過(guò)程中，需要科學(xué)分析傳統(tǒng)加固方法下應(yīng)力滯后的問(wèn)題。在加入部分應(yīng)力時(shí)，需保持和原有結(jié)構(gòu)的整體性、協(xié)調(diào)性，有效提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，有效抑制變形問(wèn)題的發(fā)生。加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件銜接縫的裂縫寬度控制，有效滿足公路橋梁運(yùn)輸需求。期間，還需嚴(yán)格遵循公路橋梁工程施工質(zhì)量基本要求，科學(xué)采用預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固技術(shù)方法。粘鋼加固法是將混凝土鋼板和預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)膠體進(jìn)行結(jié)合，直接黏附在混凝土構(gòu)件的表層，確保鋼板和混凝土嚴(yán)密結(jié)合，以此提高混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。當(dāng)前，在黏合混凝土鋼板操作期間使用的黏合膠是建筑結(jié)構(gòu)膠，該粘膠效能顯著，加固效果好，抗老化性能強(qiáng)，彈性模量大，黏合能力強(qiáng)，可有效應(yīng)用于受彎力鋼筋混凝土構(gòu)件中，可以根據(jù)構(gòu)件具體的受壓范圍和現(xiàn)有的粘鋼加固措施來(lái)操作，有效提高截面受壓區(qū)域的穩(wěn)固性、堅(jiān)固性。同時(shí)，還可有效擴(kuò)大受力鋼筋混凝土構(gòu)件的表面橫截面積，發(fā)揮混凝土現(xiàn)澆層的作用，提高混凝土構(gòu)件正面抗彎承載能力和抗剪切能力，確保加固效果符合要求[5]。

3.2 封閉法

在公路橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固過(guò)程中，也可以采用封閉法進(jìn)行加固，包括表面涂抹法、表面噴砂法、凹槽修補(bǔ)法三種。

第一，表面涂抹法。該方法可應(yīng)用于混凝土橋梁表面寬度較窄的裂縫處理中。在具體應(yīng)用該方法時(shí)，需要在裂縫位置處涂抹樹(shù)脂保護(hù)膜。該方法加固效果顯著，對(duì)于寬度較大的表層裂縫，可以涂抹焦油、環(huán)氧樹(shù)脂等新型材料。使用時(shí)需明確裂縫位置、裂縫范圍，根據(jù)具體情況做好追蹤工作，確保不同材料可以有效應(yīng)用于不同的裂縫中。如果混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫數(shù)量較多，擴(kuò)散程度大，或者混凝土表面存在老化問(wèn)題，存在結(jié)構(gòu)砂漿離析問(wèn)題，則需要技術(shù)人員大范圍地涂抹保護(hù)膜，并制定相關(guān)加固措施，避免裂縫寬度增加，保證混凝土結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

第二，表面噴砂法。相較于其他加固方法，該方法效果顯著。在具體操作時(shí)，需先對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的表面裂縫進(jìn)行鑿毛處理，再噴射水泥砂漿作為保護(hù)層，以此提高封閉加固效果。水泥砂漿在與結(jié)構(gòu)表面材料充分結(jié)合后可形成堅(jiān)固的保護(hù)層，有效保障混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和強(qiáng)度。表面噴砂方法可以有效應(yīng)用于修補(bǔ)性地裂縫，提高整體修補(bǔ)效果。目前，我國(guó)常見(jiàn)的表面噴砂方法包括無(wú)菌素噴砂和掛網(wǎng)噴砂兩種，具體應(yīng)用時(shí)需根據(jù)裂縫具體情況、位置、要求、工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等科學(xué)進(jìn)行操作，并對(duì)修補(bǔ)效果進(jìn)行評(píng)估分析。此外，對(duì)于微型和油型的凹槽裂縫可以采用填充修補(bǔ)法，可以有效提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定?？傊?，在使用以上方法時(shí)需要遵循因地制宜的原則，明確每一種方法的適用范圍和注意事項(xiàng)，有效發(fā)揮作用[6]。

3.3 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲繩抗彎加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲繩抗彎加固技術(shù)也是一種非常有效的技術(shù)方法，具體操作時(shí)需先在梁板的底部?jī)蓚?cè)安裝錨具，后在錨具上張拉已經(jīng)安裝好的高低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲繩，以此提高混凝土橋梁結(jié)構(gòu)本身的抗彎性能來(lái)加固混凝土結(jié)構(gòu)。該方法是一種主動(dòng)抗彎加固方法，應(yīng)用時(shí)需科學(xué)安排，可解決截面積增加和粘剛加固方法下的周期長(zhǎng)、施工工序煩瑣、結(jié)構(gòu)自重大的問(wèn)題。同時(shí)，該方法可對(duì)混凝土梁進(jìn)行主動(dòng)式抗彎加固，提高混凝土梁開(kāi)裂荷載和承載力，提高結(jié)構(gòu)延性，不會(huì)破壞原有結(jié)構(gòu)，提高二次受力構(gòu)件加固效果。該方法施工成本更低，可有效應(yīng)用在各類橋梁應(yīng)急加固中。具體應(yīng)用時(shí)需先在端部制造錨具，后對(duì)端部錨座進(jìn)行固定，再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絲繩下料并制作擠壓錨頭，最后進(jìn)行板端部槽口的開(kāi)鑿。在開(kāi)鑿后需在端部槽口灌注端部錨固砂漿，張拉與錨固預(yù)應(yīng)力鋼絲繩，并在端部錨固砂漿和底部防護(hù)砂漿。

3.4 預(yù)應(yīng)力纖維板加固技術(shù)

施工單位在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力纖維板加固技術(shù)加固預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工工藝和基本流程進(jìn)行操作，以此保證加固質(zhì)量和效果。在應(yīng)用前先做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，及時(shí)修復(fù)破損的部位，并在底部涂抹相關(guān)保護(hù)膠；對(duì)底部進(jìn)行抹平、黏結(jié)樹(shù)脂、粘貼碳纖維片工作，對(duì)貼片表面處理加工[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁工程自身結(jié)構(gòu)檢測(cè)水平及加固處理效果，與工程總體質(zhì)量及使用安全性間存在密切聯(lián)系，檢測(cè)水平越高、加固處理越嚴(yán)格，其工程質(zhì)量越強(qiáng)越能保證使用安全性。因此，相關(guān)施工單位應(yīng)秉持具體問(wèn)題具體分析的工作原則，加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)及加固的重要性及必要性的重視，規(guī)范混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)及加固的環(huán)節(jié)，制定兼顧合理性及準(zhǔn)確性的操作方案，選擇出最為科學(xué)合理的技術(shù)手段，以達(dá)到保證公路橋梁工程施工質(zhì)量的目標(biāo)。