公路橋梁常用預應力加固技術及其特點分析

王訓昭

(石河子公路管理局花園鎮分局)

公路橋梁常用預應力加固技術及其特點分析

王訓昭

(石河子公路管理局花園鎮分局)

摘 要:介紹了公路橋梁預應力加固技術特點和施工要點以及幾種常見的預應力加固法。

關鍵詞:公路橋梁;常用預應力加固技術;特點

1 引言

隨著我國經濟的飛速發展，公路橋梁的建設也發生著日新月異的變化。由于橋梁的造價較為昂貴，所以在橋梁的建設過程中，人們總是想方設法采取各種措施來確保工程的質量。但是盡管如此，由于橋梁長期在使用環境(結構與材料的疲勞、荷載頻率與作用的增加)和自然環境(溫度、濕度變化、大氣腐蝕)的作用下，始終會逐漸地產生不可逆轉的損壞現象。因此，橋梁技術中的加固措施就成為了公路橋梁工程中備受關注的課題。而與傳統的路橋施工技術措施相比，預應力技術雖然起步較晚，但其發展卻異常迅速。預應力技術措施不僅應用于公路橋梁的結構，而且近年來公路橋梁施工中還越來越多地應用到了預應力加固法，相信其應用前景還會與日俱增。

2 公路橋梁幾種常用的預應力加固技術

2.1 橫向預應力加固技術

當鋼筋混凝土或者預應力混凝土橋梁兩端的間隙較小時，為了防止在主梁的端部進行張拉，通常可采用橫向預應力加固技術。該技術是在主梁下緣的對稱梁中線處進行預應力筋的安裝，并在距梁端的適當距離位置進行彎起，然后通過支點來錨固在主梁端部的錨固鋼板上面，其錨固鋼板呈“U”字形套在主梁端部的下翼緣上面。其水平段內預應力筋通過撐棍來分成若干段，同時兩端的撐棍還可起到支點的用處。在每段的中點通過拉緊螺栓來將兩對稱筋進行收緊，而收緊的過程中即在拉桿產生預應力，最終主梁由于受到錨固鋼板上傳來的預壓力，同時預應力筋產生的負彎矩由于預應力筋多為水平的直線形，在梁的兩端向上彎曲不多，因而這種加固方法只能有效的減小梁中的正彎矩，而對減小梁端的剪力幫助不大。

2.2 縱向預應力加固技術

所謂縱向預應力加固技術就是沿著預應力筋軸線的方向來進行預應力施加的技術。其預應力筋沿著主梁底部布置，并在梁兩端設置導向塊的位置彎起，然后錨固在主粱的頂板或腹板上，再沿著主梁進行縱向的張拉，以此來降低梁端的剪力。其錨固構造為縱向張拉的錨固構造，通常主要包括兩種，腹板錨固和梁頂錨固。其中，腹板錨固當橋面的交通量較大而不能進行交通中斷時，可以把預應力筋錨固在主梁的腹板上，其具體的做法包括鋼銷錨固法和鋼板錨固法，其中鋼板錨固法有著傳力均勻、錨固力大、對梁體影響不大、進行鋼板夾持的螺栓孔比較小等優點。梁頂錨固在錨固之前，只在橫隔梁和橋面板上開鑿和斜筋傾斜的方向一致的斜孔，而穿過預應力筋之后，在斜孔的周圍應按鋼墊板尺寸把橋面板鑿出凹槽，并用環氧砂漿把墊板粘牢。而預應力筋在張拉之后錨固在橋面板上，最后將錨頭封閉在橋面鋪裝混凝土內。這種錨固方法的優點是鑿開橋面板少量混凝土，即可在橋面進行錨固施工。預應力筋張拉方法與其構造形式有關，張拉位置可以在梁頂沿斜筋方向張拉，亦可在梁底沿水平方向張拉。在張拉時應對稱橋中線進行，對于同一根梁張拉應對稱同步進行，使梁的兩側鋼筋具有相同的應力狀態。預應力的張拉程序與預應力混凝土梁的相同。預應力筋的張拉形式主要有手動葫蘆張拉法、電熱法張拉法、千斤頂張拉法等。設計預應力可通過粘貼應變片、千斤頂讀表、測量張拉預應力筋的變形量以及測定預應力筋的自振頻率等方法測量。

2.3 豎向預應力加固技術

當采用上述兩種預應力加固技術都不便施工的時候，還可采用豎向預應力加固技術。該技術通過在梁肋的兩側進行預應力筋的對稱布置，一般在梁端肋側錨固，在預應力筋中部豎直向上張拉，在梁肋底部用小橫梁固定預應力。這種方法克服了縱向應力損失大而張拉行程短、張拉力大的缺點，減小了張拉力、增大了行程，也降低了張拉力損失，同時可以對預應力筋施加較高的預應力，能有效的彌合舊橋梁體原有的裂縫。預應力張拉可以一片梁一片梁進行，但必須對稱于中線張拉，這樣可以減小彈性壓縮損失的不均勻性。橫梁的作用在于固定豎向張拉產生的鋼筋預應力，根據具體情況，橫梁可以設計成錨固于梁肋上不能滑動預應力筋的固定支點或可以在梁底活動的活動支點。橫梁位置最好在張拉點，這樣可以減小因橫梁固定點與張拉點不同而造成的張拉力損失。

3 公路橋梁常用預應力加固技術的特點分析

在公路橋梁施工中，預應力加固法主要被用于包括連續體系梁、懸臂梁、簡支梁橋等在內的梁式橋在其正常使用極限狀態出現超限情況下的的結構加固。而通過對于已建路橋來進行預應力加固，不但可以達到降低或者消除裂縫的目的，還有助于減小梁體的撓度，并且使結構各個截面的應力狀態都可以得到有效改善。另外，采用預應力技術來對公路路橋結構進行加固時還有很多的優點:第一，在施工過程中，可以不使交通中斷或者是僅僅需要在短時間內進行交通限制，所以對于路橋橋上的交通影響非常小;第二，其所需要的人員、設備較少，且布置簡單并可以調整，經濟效益良好，施工周期也較短;第三，有利于維護修補，而且能夠隨時對預應力筋進行更換;第四，因為此方法所增加的恒荷載不多，所以可以通過對原結構當中的應力情況進行能動地調節，來達到有效加固路橋結構的目的;第五，預應力加固法還可以做到不影響其橋下凈室，而且無需抬高路橋表面的標高，對路橋的損傷也非常小;第六，其還可以較大幅度地對已建路橋的結構剛度和承載能力進行有效的提高，并且能夠對原結構的撓度和裂縫進行有效的控制，從而使裂縫能夠得到部分甚至全部的閉合，并使撓度得到大幅度降低。第七，預應力技術不僅能夠被用在加固中小跨度、簡支結構體系的路橋結構當中，還可以被用在加固大中跨度、連續體系的路橋結構。

4 結語

在我國交通事業尤其是高速公路蓬勃發展的背景下，許許多多施工難度大、技術復雜、科技含量高的橋梁正在建設過程中或已經建成，隨之而來的就是對于橋梁的加固工程提出的要求也越來越高，因此工程人員和相關部門都要進一步地增強認識，增強安全的意識，切實采取各種有效的加固措施，從而確保橋梁在施工和運營階段的安全。

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中圖分類號:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0131-01

收稿日期:2011-03-15