橋梁加固應(yīng)用中有關(guān)混凝土的預(yù)應(yīng)力研究

摘 要：橋梁是公路建設(shè)中的重要內(nèi)容，并且隨著交通量的增加以及負(fù)荷的加重，原有的橋梁在承載力上就出現(xiàn)了一些不足，病害出現(xiàn)的情況加重，橋梁在剛度上的性能也遠(yuǎn)達(dá)不到交通的需要，因此，對交通造成了一定的影響。文章就FRP法在橋梁加固中的應(yīng)用做了一些簡要的論述，將FRP法對鋼筋混凝土以及預(yù)應(yīng)力的改善加固的優(yōu)勢進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：橋梁加固；鋼筋混凝土；措施；預(yù)應(yīng)力

引言

隨著交通量的增加以及負(fù)荷的加重，原有的橋梁在承載力上就出現(xiàn)了一些不足，病害出現(xiàn)的情況加重，橋梁在剛度上的性能也遠(yuǎn)達(dá)不到交通的需要，因此，對交通造成了一定的影響。并且，許多立交橋在一些超高的車輛碰撞下造成了梁跨結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)脫落，主筋有時也會在這樣的作用下被彎折或者是斷裂，對安全的公路運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅。橋梁的強(qiáng)度以及使用性能都是由梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件決定，當(dāng)這種構(gòu)件的性能不能滿足交通對于橋梁情況的需求時就需要對其進(jìn)行加固處理。并且由于橋梁所在的交通環(huán)境情況不同，在加固的方式選擇上應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行選擇。主要的加固方式有以下幾種：聚合物浸漬法加固、FRP板黏貼法加固、粘鋼法加固、噴射混凝土法加固、預(yù)應(yīng)力法加固等等。其中應(yīng)用較為廣泛的方法是粘鋼法加固，這種方式需要的施工場地較小且方便快捷，并且自重少，對原本的橋梁增重小，這些優(yōu)勢使得其在應(yīng)用上較為廣泛。

1 對截面進(jìn)行加大

截面的增大可以在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加橋梁的承載力，就是采用和原有的鋼筋混凝土材料相同的材料對截面進(jìn)行加大，使得原有的結(jié)構(gòu)承載力得到提高的方式。對于這種方式的基本要求是，原來的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)堅實(shí)，作為基層表面應(yīng)當(dāng)稍微粗糙，并且表面清潔；除了對基層結(jié)構(gòu)的要求外對于用于新澆筑的材料也有要求，用于新澆筑結(jié)構(gòu)的混凝土的粘結(jié)性能必須良好，且收縮小。主要操作是，將梁底的鋼筋的保護(hù)層進(jìn)行縱向玻璃，再焊接短鋼筋，再將新的受力鋼筋焊接到短鋼筋上，由于新增的受力鋼筋接近原有鋼筋，并且其間由短鋼筋連接，因此短鋼筋的直徑應(yīng)在5d以上，間距在500mm以下。

混凝土的界面加厚技術(shù)在暴露地梁的環(huán)節(jié)工程量很大，并且由于施工位置特殊導(dǎo)致操作復(fù)雜，并且必定會對原梁造成一定的損傷。大量的工作量和長時期的養(yǎng)護(hù)是增大截面的主要特征，而這些一定會對生產(chǎn)以及生活帶來一些不良的影響。除此之外，由于梁的截面增大了，因此，從外觀上也會有一定的改變，增大的梁體積也會占用一些凈空間，因此對此類問題的影響也應(yīng)當(dāng)被考慮進(jìn)去。但是由于這種施工方式在工藝操作上較為簡單，并且適應(yīng)性較強(qiáng)，適用范圍廣，因此經(jīng)驗較多，在設(shè)計上也更加的成熟。大多都用于墻、柱子、梁的加工工作，以及對一般構(gòu)造進(jìn)行混凝土的加固。由于結(jié)構(gòu)和材料以及施工技術(shù)的問題，這種加固方式在濕作業(yè)的處理上時間較長，因此適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，因此，這也是影響生活的一個因素。

2 預(yù)應(yīng)力加固法

這種方式是通過額外的鋼拉桿對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行結(jié)構(gòu)件上的或者是整體性的加強(qiáng)加固的方式，這種方式就是增加了后部的拉桿以及撐桿的受力，強(qiáng)迫性的改變內(nèi)力分布的原結(jié)構(gòu)，對水平應(yīng)力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行降低，使得原結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力滯后的現(xiàn)象在一般加固結(jié)構(gòu)里消失。所以，原結(jié)構(gòu)同后加部分之間的協(xié)同工作能力較強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)承載力上較之原來會有很大的提高。預(yù)應(yīng)力的加固方式具有其他加固方式所沒有的效果，集合了改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力、卸載以及加固三種作用，因此在一些大跨度結(jié)構(gòu)上的加固工作應(yīng)用較為廣泛。并且在一些一般加固法都無法起作用或者是加固效果不理想時，可以采用這種方式進(jìn)行加固，并且，在施工的設(shè)計要求上較為簡單，可以將梁的抗彎剛度進(jìn)行有效的提高，但是會對上層的樓蓋結(jié)構(gòu)以及防水構(gòu)造產(chǎn)生影響。而且在空間上會對之前的空間造成縮小的不良影響，這也是由于其需要增加結(jié)構(gòu)的原因。

3 粘鋼加固法

通過對粘鋼加固法的應(yīng)用，確保混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。當(dāng)然了為了滿足上述條件的需要，要展開建筑結(jié)構(gòu)粘貼鋼板的應(yīng)用，這樣可以保障其承載力的提升。通過對混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)其抗老化性能的提升，促進(jìn)其粘結(jié)力的優(yōu)化，保障其強(qiáng)度體系的健全，該模式具備良好的彈性模量。并且受到上述因素的控制，其具備比較少的線膨脹系數(shù)，能夠保持一系列的彈性。其膠本身具備良好的強(qiáng)度，它的粘結(jié)強(qiáng)度相對于混凝土的強(qiáng)度要大的多。通過對構(gòu)件外部粘鋼加法的應(yīng)用，可以滿足粘結(jié)劑的應(yīng)用需要。我們對建筑所有的結(jié)構(gòu)膠類型，提出了一些要求，通過對梁底面粘貼鋼板的應(yīng)用，可以確保該類梁的有效加固。當(dāng)然了，這需要展開鋼板固定設(shè)計模式的優(yōu)化。由于鋼板的自身問題及其混凝土的強(qiáng)度問題。射釘容易受到干擾，從而不利于其錨固的穩(wěn)定性，就容易導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)剝落的情況，也就導(dǎo)致鋼板翹曲程度的提升。針對這一情況，我們可以進(jìn)行對頭楔頂緊帶鋼的配置，實(shí)現(xiàn)木架板的優(yōu)化，這一環(huán)節(jié)具備良好的應(yīng)用效果，其經(jīng)濟(jì)效益是比較好的。

通過對采用粘鋼技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)自身重量的優(yōu)化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)和其他構(gòu)件配置的協(xié)調(diào)。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

4 粘FRP板加固法

粘FRP板的施工工藝分以下幾個步驟：首先用噴砂機(jī)打磨混表面，去掉1-2mm表面疏松層；然后用噴氣機(jī)清除混凝土表面的混凝土碎裂屑；環(huán)氧樹脂和固化劑按一定的比例混合，然后均勻地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上，粘貼時要趕出氣泡并壓平；粘貼后對粘貼面施加壓力，直到粘結(jié)劑養(yǎng)護(hù)完成。本文建議粘FRS板加固用的FRP板的厚度取為2-4m，且FRP板與加固的梁等長。從加固的效果出發(fā)，進(jìn)行抗彎加固時，宜在梁的受拉面粘貼FRP板，進(jìn)行抗剪加固時，宜在梁的底面和側(cè)面粘貼的FRP板以形成U型加固方案，提高試件的延性。為了保證加固梁的FRP板與混凝土在使用過程中粘結(jié)完好，還可在FRP的端部采用錨固加強(qiáng)措施。

FRP板直到破壞均表現(xiàn)出線彈性特征，其力學(xué)性能與加固纖維的種類和纖維的排列方向有關(guān)，因而可通過改變纖維的排列方向得到某一特定方向上最大的材料強(qiáng)度。粘FRP板進(jìn)行抗彎加固和抗剪加固的效果均與FRP板纖維的布置方向有關(guān)。

由粘FRP的抗彎加固和抗剪加固的試驗研究可知：在對梁進(jìn)行加固時，一般可同時提高梁的受彎承載力和受剪承載力，亦即抗彎加固和抗剪加固是相關(guān)聯(lián)的。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時，應(yīng)針對結(jié)構(gòu)的具體情況，重點(diǎn)進(jìn)行某一方面的加固。

5 結(jié)束語

橋梁的強(qiáng)度以及使用性能都是由梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件決定的，當(dāng)這種構(gòu)件的性能不能滿足交通對于橋梁情況的需求時就需要對其進(jìn)行加固處理。并且由于橋梁所在的交通環(huán)境情況不同，在加固的方式選擇上應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行選擇。而FRP板在應(yīng)力的變曲線上是沒有屈服平臺的，因此存在脆性性能，因而加固梁的延性問題被提出來了，但只要設(shè)計合理，粘FRP板加固梁的延性可以得到滿足。且粘FRP板加固對提高重復(fù)荷載的構(gòu)件的正截面和斜截面疲勞強(qiáng)度效果都較好，尤其是對斜截面疲勞強(qiáng)度的提高效果更大。粘FRP板不僅可用于梁的加固，而且可用于樁和砌體的加固；還可用于新結(jié)構(gòu)的設(shè)計。通過改進(jìn)FRP板的材料性能和粘結(jié)劑的性能可進(jìn)一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技術(shù)是一種有效的結(jié)構(gòu)加固形式。