橋梁體外預應力加固技術研究

賈寶成

商丘市公路管理局，河南 商丘 476000

隨著我國的經濟建設迅猛發展，重載車輛逐年增多，超載頻繁，橋梁的運營環境嚴重惡化，再加上設計、施工中一些環節注意不夠，導致橋梁出現各種病害，主要表現為：

1）橋面鋪裝層出現以沿板間企口縫的縱向裂縫、坑槽和塌陷為主要形式的病害；

2）梁板間企口縫結構混凝土破碎、脫落、塌陷，荷載有效的進行橫向傳遞，出現單板受力現象。同時該橋型橋面的病害，雖經管養單位的多次維修與養護，仍不能有效防止其產生，橋面的病害在維修后，很快便又發生。

通過對16m、20m等跨徑的空心板進行核算分析，認為造成這些病害的原因很大程度上是空心板設計理論應用不當引起的。本文從分析理論著手，結合一種新型的“自流式灌縫高強材料”，采用了橫向體外索預應力技術（HVM可換式體外索），使空心板橫向下緣處在受壓狀態，平衡了橫向彎矩，消除了應力集中的薄弱環節，與以前國內外同類病害的處治方法相比，橫向預應力技術處治斜交空心板橋梁病害的方法是治本的辦法，且工藝新穎獨特，方便實用。

該橋型系列結構病害的產生嚴重影響了橋梁正常使用功能的發揮，直接降低了橋梁結構的承載能力，危及到了橋梁的結構安全，是交通安全運輸的重大隱患。研究該橋型此系列結構病害的產生、發展的機理以及采用橫向體外索預應力技術防治、加固措施對病害進行處理，對于保證該橋型橋梁的結構安全和正常使用具有重大的現實意義和直接的工程應用價值。

高速公路、國道、省道上該橋型此系列的結構病害，是近來隨著我國大量重載交通和公路建設的發展而出現的新情況。由于其橋型的特點，當前對該類病害的產生機理和防治措施進行系統研究的較少，本文就是針對該橋型的系列結構病害，從工程實踐和理論分析兩方面，對其產生和發展的機理，及其根本防治措施進行系統研究，進而研究出針對該橋型的同類結構病害的整套防治技術措施，同時也為該橋型的結構設計提供技術建議。

商丘市民權立交橋為2001年修建的跨徑20m的斜交15°空心板橋，因鉸縫混凝土脫落，橋面鋪裝沿鉸縫位置出現縱向裂縫，形成了明顯的單板受力現象，對該橋的第一跨進行了體外預應力加固技術，該種方案很好的改善了本橋的使用性能，杜絕了病害的發生，本文對已經實施過的民權立交橋為例說明一下主要的加固施工工藝及要點：

在對橋面系進行改造前，應對原橋面標高進行測量，以便新的橋面鋪裝做好后可以與之進行校驗復核，拆除過程中盡量以人工和小型機械方式進行，清除空心板鉸縫之間的破損混凝土，并在鉸縫中灌注高強無收縮灌漿料，灌縫料頂面預留1cm～2cm，以便養生及觀察鉸縫混凝土有無透水現象，高強無收縮灌漿料應滿足如下要求：

1）應遵照產品要求選擇適宜的用水量控制流動度，采用傳統灌漿方法時，對于≧10mm的板縫，流動度以≧30cm為宜；對于≧5mm的板縫，流動度以≧32cm為宜。采用頂部打孔和底部減震微創灌漿方法時，流動度以≧33cm為宜，灌漿料拌制用水宜用飲用水；

2）由于市場上目前供應的灌漿料只有極少數能夠達到《水泥基灌漿材料應用技術規范》（GB/T 50448-2008）中規定的豎向膨脹率的要求，因此在采購灌漿料時，應向生產廠家提出明確要求，從而保證所購灌封料即具備硬化前膨脹，又具備硬化后膨脹的性能；

3）由于灌漿料的強度與膨脹性相互制約，因此灌漿料的初凝時間應≧3h，即選擇緩凝早強型灌漿料，當板縫狹窄灌漿困難時，現場可用2mm篩網將≧2mm骨料篩除后使用；

4）施工后的機具應及時用水清洗干凈，以備下次使用，材料運輸過程中，應采取防雨措施；

5）材料應置于陰涼、干燥處儲存，保質期3個月，超出保質期復檢合格后方可使用；

6）現場使用時，嚴禁在灌漿料中摻入任何外加劑、外摻料。

順橋向間距10cm種植鋼筋，梁板之間的鋼筋搭接在一起，以便更好的增加整體性，植筋鉆孔宜采用水鉆成孔，為了在植筋過程能保持干燥，故應先植筋，后處理新老混凝土的結合面。植筋工藝：定位-鉆孔-清孔-鋼筋除銹-錨固膠配制-植筋-固化、保護-檢驗。

在板底進行橫橋向粘貼碳纖維布，按產品生產廠提供的工藝規定配制樹脂并均勻抹于所要粘貼的部位，表面不平的位置采用專用找平材料修補，用特制的滾筒沿纖維單一方向滾壓時不得損傷碳纖維布，多層粘貼重復上述步驟，待纖維表面指觸干燥時即進行下一層的粘貼，在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹樹脂，碳纖維布加固施工要注意的幾點：

（1）基面處理

基面處理的好壞直接影響到碳纖維的加固效果，因此對于粘貼部位的混凝土表面必須反復打磨平整，去除混凝土表面的劣化部分并于涂刷底層樹脂前用吹風機清理干凈。

（2）碳纖維布裁剪

碳纖維布采用現場裁剪，分段粘貼的方式，在碳纖維布的搭接部位做好標志，確保碳纖維布之間的搭接長度不少于10cm。

（3）粘貼滾壓

粘貼過程中要用專用滾筒沿纖維單一方向反復滾壓，擠出氣泡使樹脂充分侵潤碳纖維布。

（4）溫度影響

要注意環境溫度變化對樹脂固化的影響，如氣溫低于要求則停止施工或采取必要的保溫措施。

在該跨兩側植筋綁扎模板，現場澆注牛腿，在鋼筋骨架內安裝套管，無粘結預應力筋按照計算長度下料，將無粘結預應力筋穿入套管內，最后澆注混凝土，當混凝土強度達到95%時，安裝單孔工作錨具，用高壓油泵和單根張拉千斤頂配套使用將無粘結預應力筋（體外索采用國產高強低松弛鋼絞線，外包HDPE及防腐油脂保護層，其標準強度為1860MPa）張拉至設計張拉力（每根鋼絞線控制張拉力為169.3kN），然后錨固，各束鋼絞線的張拉順序為以跨中為準，對稱張拉，張拉時鋼絞線伸長量的誤差范圍內應控制在計算值的±6%之內，本橋牛腿設置間距為自板端縱向間隔1-2-3m設置，共設置7道橫向預應力筋。

澆注防水混凝土，混凝土施工前必須做好配合比試驗，綜合考慮施工程序、工期安排、環境影響等各種因素，通過試驗，避免混凝土強度減小及混凝土收縮徐變的不良影響。拌制混凝土的原材料要求：水泥應使用同一廠家同一品牌的普通硅酸鹽水泥，粗骨料采用碎石，水灰比不大于0.42，砂宜用中粗砂，外加劑只允許用行之有效的減水劑。混凝土試件要求在同等環境條件下進行養護。混凝土的內在質量和外觀均應嚴格控制。混凝土澆筑時應保證澆筑進度和振搗密實，所有工作縫應認真鑿毛清潔，確保新老混凝土的結合強度，并應注意混凝土的養護。所有混凝土外表面均應做到平整、光潔。

在本橋進行體外預應力加固處理后，本橋至今未發現鉸縫混凝土脫落及單板受力現象的發生，預應力砼梁（板）加固方法的選擇直接影響橋梁質量、營運安全和使用壽命，務必引起各從業單位及從業人員的高度重視，切實抓好每道工序，每個環節的質量控制，確保梁板加固工程質量。

[1]公路橋涵施工技術規范.

[2]公路工程質量檢驗評定標準.

[3]公路工程技術標準.