探討體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)

摘 要:隨著我國(guó)交通行業(yè)的迅速發(fā)展，不少公路橋梁出現(xiàn)嚴(yán)重破損，承載能力下降。我國(guó)公路橋梁界的廣大工程技術(shù)人員對(duì)公路路橋加固技術(shù)進(jìn)行了大量的研究工作，并提出了許多切實(shí)可行的加固方法。實(shí)踐證明，采用體外預(yù)應(yīng)力可大大提高公路路橋的承載能力，具有應(yīng)用和推廣價(jià)值。本文對(duì)其中的體外預(yù)應(yīng)力加固法的特點(diǎn)、原理及施工要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞:路橋施工體外預(yù)應(yīng)力加固

中圖分類號(hào):U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(c)-0026-01

現(xiàn)今，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、高速公路建設(shè)的不斷完善、國(guó)內(nèi)高速公路網(wǎng)的形成，使得高速公路承擔(dān)起了主要的交通運(yùn)輸任務(wù)、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)交通運(yùn)輸業(yè)的繁榮，在高速公路上涌現(xiàn)出大量大型、重型車輛，這些加速了高速公路路橋嚴(yán)重破損、承載能力下降。因此，對(duì)路橋結(jié)構(gòu)的維修、加固和補(bǔ)強(qiáng)的研究及應(yīng)用，是目前和今后面臨的主要任務(wù)。

1 公路橋梁加固的方法

目前公路路橋上部結(jié)構(gòu)的加固方法主要包括以下幾個(gè)方面:橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法、增大截面與配筋加固法、粘貼鋼板加固法、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法、錨噴混凝土加固法、增加橫向聯(lián)系加固法、粘貼碳纖維布加固法等。但這些技術(shù)各自只適用于一定的條件和結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁結(jié)構(gòu)是一種效果較好、使用較廣的方法。體外預(yù)應(yīng)力是后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的分支之一。它是在橋梁結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)施加體外預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生與原橋的不利彎矩方向相反軸向壓力和彎矩，以抵消部分自重應(yīng)力減小活載應(yīng)力，從而提高橋梁的承載能力。目前，將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于混凝土截面之外的技術(shù)已在工程中得到了應(yīng)用，并成為加固既有橋梁的有效方法之一。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固法的特點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力加固法主要用于梁式橋( 包括簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)體系梁橋)正常使用極限狀態(tài)超限的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)舊橋施加體外預(yù)應(yīng)力，能夠達(dá)到減少或消除裂縫，減小梁體下?lián)希纳平Y(jié)構(gòu)各截面應(yīng)力狀態(tài)的目的。采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固公路路橋結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn):①施工時(shí)，可不中斷交通或短時(shí)間限制交通，因此對(duì)橋上交通影響小;②所需設(shè)備、人員少，布置簡(jiǎn)單，可以調(diào)整，施工周期短，經(jīng)濟(jì)效益好;③便于維護(hù)修補(bǔ)，可以隨時(shí)更換預(yù)應(yīng)力筋;④由于增加恒重不多，可以能動(dòng)地調(diào)節(jié)原結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到有效加固的目的;⑤體外預(yù)應(yīng)力加固法可做到不影響橋下凈室，不抬高路面標(biāo)高，對(duì)橋梁損傷小;⑥能夠較大幅度地提高舊橋的承載能力和結(jié)構(gòu)剛度，能夠有效的控制原結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度，使裂縫部分或全部閉合，使撓度大幅度減小。⑦體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)不但可以用于中小跨度的簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)體系橋梁，也可以用于加固大中跨度的連續(xù)體系橋梁。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固原理

體外預(yù)應(yīng)力是后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的分支之一。體外預(yù)應(yīng)力就是把預(yù)應(yīng)力索放在梁的主體結(jié)構(gòu)之外，只通過兩端能錨固以及梁中的轉(zhuǎn)向裝置與梁體相連。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋布置在主體結(jié)構(gòu)之外，固體外預(yù)應(yīng)力索通常為由多根鋼絞線組合成的集中鋼索，故也稱為體外預(yù)應(yīng)力索。體外預(yù)應(yīng)力加固通常是在梁底或梁側(cè)下部增設(shè)預(yù)應(yīng)力加勁鋼絲索或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋補(bǔ)強(qiáng)并分別錨固在梁的兩端，通過設(shè)置一定的聯(lián)結(jié)構(gòu)件使預(yù)應(yīng)力拉桿(鋼絲索或粗鋼筋)與梁體構(gòu)成一個(gè)桁架體系，成一次超靜定結(jié)構(gòu)。在體外對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，以預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反彎矩部分抵消外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而達(dá)到卸載的作用，提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。對(duì)于鋼筋混凝土路橋，可考慮采用體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固，該法具有加固、卸荷改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重功效。

4 體外預(yù)應(yīng)力加固施工要點(diǎn)

(1)放樣定位。1)滑塊墊板及錨固支座位置的放樣定位:沿梁底從錨固實(shí)際中心(投影點(diǎn))向跨中方向量取滑塊墊板的中心位置及跨中位置，分別標(biāo)記在梁底的兩側(cè)，并將墊板的平面尺寸繪在梁底面上，標(biāo)出有關(guān)螺栓的孔位，在墊板放樣中可以不計(jì)梁的撓度影響。2)上錨固點(diǎn)的放樣定位。①斜筋上錨固點(diǎn)位于梁頂或梁端面時(shí)，以單梁頂(端)面的縱軸線為基準(zhǔn)，沿縱橋向測(cè)量錨固點(diǎn)距梁端的距離。②錨固點(diǎn)位于梁端時(shí)，應(yīng)量取錨固點(diǎn)距梁底或梁頂面的垂直距離，再沿橫橋向?qū)ΨQ量取上錨固點(diǎn)的橫向距離，標(biāo)出錨固點(diǎn)的理論位置。由于梁的頂板和腹板中均有鋼筋存在，特別是受力鋼筋，在進(jìn)行錨固點(diǎn)放樣時(shí)，可將錨固點(diǎn)位置適當(dāng)調(diào)整以避開這些鋼筋，切記不應(yīng)將其切斷。

(2)上錨固點(diǎn)設(shè)置。當(dāng)上錨固點(diǎn)設(shè)在梁頂及梁端頂面時(shí)，需要按設(shè)計(jì)的斜筋穿出位置，在橋面板或梁頂面鑿穿兩個(gè)具有與斜筋角度相同的斜孔。首先把橋面鋪裝層鑿去，將梁頂面混凝土保護(hù)層鑿去，露出鋼筋，再將錨固墊板處的混凝土進(jìn)行細(xì)鑿。按斜孔的設(shè)計(jì)角度做一個(gè)鑿孔架，將鑿巖機(jī)的鉆桿放入鑿孔架的槽內(nèi)，使鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)理論錨固點(diǎn)，然后再進(jìn)行鑿孔，以便鑿好斜孔。上錨固孔鑿?fù)曛螅瑢⒘喉斆婊炷燎謇砀蓛簦セ炷了樵Ｈ缓螅陂_鑿后的混凝土表面涂一層環(huán)氧膠液，再用環(huán)氧水泥砂漿鋪平。最后將上錨固設(shè)在梁頂時(shí)，應(yīng)保證錨墊板的上表面與梁頂面平齊，或略低一點(diǎn)，以確保錨固點(diǎn)上有盡可能厚的混凝土保護(hù)層。

(3)轉(zhuǎn)向裝置。轉(zhuǎn)向裝置是實(shí)現(xiàn)體外索加固的重要構(gòu)件，其傳載方式和自身性能也是影響預(yù)應(yīng)力施加效果的關(guān)鍵。體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋必須通過轉(zhuǎn)向裝置改變方向，從而形成設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力筋曲線形式。在轉(zhuǎn)向裝置與預(yù)應(yīng)力筋的接觸區(qū)域，由于摩擦和橫向力的擠壓作用。如果轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計(jì)不合理或構(gòu)造措施不當(dāng)，預(yù)應(yīng)力鋼材容易產(chǎn)生局部硬化和摩阻損失過大。轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力筋在折角點(diǎn)的位置必須高度準(zhǔn)確，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力，轉(zhuǎn)向裝置在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)也不應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼材有任何損害。另外，轉(zhuǎn)向裝置的加工應(yīng)在加工廠進(jìn)行，嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)加工，現(xiàn)場(chǎng)安裝中，要嚴(yán)格按圖紙進(jìn)行，在運(yùn)輸及焊接過程中，應(yīng)采取措施防止焊接變形，穿束前應(yīng)拉線確定安裝是否合適。

(4)預(yù)應(yīng)力筋的安裝和張拉。在安裝預(yù)應(yīng)力筋前，首先要檢查各種錨具是否能正常工作，特別是粗鋼筋的螺桿和螺母的匹配情況，逐個(gè)試擰，均應(yīng)達(dá)到每個(gè)絲頭在不加力的情況下，以手?jǐn)Q動(dòng)就可將螺母擰至全程。對(duì)于水平筋和斜筋分別采用兩根粗鋼筋或斜桿為型鋼的情況，首先將斜筋與水平滑塊固定在一起，并將斜筋的上錨固點(diǎn)固定。用臨時(shí)支架將滑塊定位在其墊板的位置上，然后再穿人水平筋。穿筋時(shí)應(yīng)保證水平筋的兩端均有相等的絲頭長(zhǎng)度，檢查滑塊位置并預(yù)留滑移量。為了防止在張拉錨固時(shí)擰緊螺母困難，上緊兩水平筋的螺母，同時(shí)應(yīng)保證水平筋的中心與滑塊錨孔的對(duì)中。

(5)壓漿。張拉完成后局部有粘結(jié)段的壓漿工作是一道很重要的工序，首先施工前要進(jìn)行1∶1的模型試驗(yàn)，在保證壓漿密實(shí)飽滿的情況下，局部有黏結(jié)段的粘結(jié)力可達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力的108％。工程中，壓漿施工在張拉完成后24h內(nèi)進(jìn)行，以滿足錨固要求。壓漿采用手動(dòng)壓漿機(jī)，保證壓漿過程的均勻穩(wěn)定和壓漿壓力的要求。另外，壓漿密實(shí)程度將直接影響粘結(jié)效果，所以在壓漿中應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，并保持壓力均勻。

5 結(jié)語

體外預(yù)應(yīng)力加固法主要用于梁式橋(包括簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)體系梁橋)正常使用極限狀態(tài)超限的結(jié)構(gòu)，具有加固、卸載及減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力的作用。通過對(duì)舊橋施加體外預(yù)應(yīng)力，能夠達(dá)到減少或消除裂縫，減小梁體下?lián)希纳平Y(jié)構(gòu)各截面應(yīng)力狀態(tài)的目的，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的耐久性。