公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)探討

摘 要：體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)因?yàn)楸姸嗟膬?yōu)點(diǎn)，在路橋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要分析了路橋體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)的特點(diǎn)，加固原理及主要方法，并論述了路橋體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路；橋梁；體外；預(yù)應(yīng)力；加固；施工

隨著我國(guó)交通事業(yè)的快速發(fā)展，公路橋梁事業(yè)也得到了不斷的完善。國(guó)內(nèi)高速公路網(wǎng)的發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)交通運(yùn)輸業(yè)的繁榮，也增加了高速公路的負(fù)擔(dān)，加速了高速公路路橋的破損，承載能力也有所下降。所以，當(dāng)前，必須解決好路橋結(jié)構(gòu)的維修、加固和補(bǔ)強(qiáng)。而在當(dāng)前的加固技術(shù)中，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)因?yàn)榫哂斜姸鄡?yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于公路橋梁的加固施工中。

一、公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固特點(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(guò)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)?，改善結(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)：

二、體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）施工放樣

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。

上錨固點(diǎn)的放樣定位。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。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(kāi)這些鋼筋，切記不應(yīng)將其切斷。

（二）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上進(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?。然后，在開(kāi)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。最后將上錨固點(diǎn)設(shè)在梁項(xiàng)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。

（三）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(guò)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(guò)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(guò)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。

（四）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，然后再穿入水平筋。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。

而橫向收緊水平筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的體系。則首先按斜筋的斜度要求將斜桿焊接在梁端的U型錨固板上，采用夾桿焊將水平筋焊在斜筋上。每隔2m～2.5m用木塊將水平拉桿墊起，然后安裝鎖緊裝置，以減少垂度。以備張拉，先安放彎起點(diǎn)處的立柱。再按設(shè)計(jì)位置安裝撐棍和收緊器。就張拉位置而言，體外預(yù)應(yīng)力筋的張拉方法可分為沿斜筋方向在梁頂張拉和沿水平筋方向在梁底張拉。一般來(lái)說(shuō)，由于張拉設(shè)備及操作人員的限制不可能所有的梁同時(shí)張拉，但對(duì)于同一根梁的兩側(cè)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)盡量做到同步張拉，以保證梁兩側(cè)的鋼筋具有相等或相近的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。

（五）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l(wèi)：l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)張托力的108%。工程中，壓漿施工在張托完成后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(guò)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。

三、公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

（一）預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道、波紋管堵塞及解決

預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道堵塞主要發(fā)生在后張法構(gòu)建中，孔道堵塞使得預(yù)應(yīng)力鋼筋無(wú)法通過(guò)，大大影響到灌注工程的質(zhì)量和張拉效果。導(dǎo)致孔道堵塞的原因是多樣的，其主要的原因包括：抽芯過(guò)早，水泥砼仍未能凝固，強(qiáng)度不夠高，或者是因?yàn)槌樾咎?，橡膠管可能被拔斷。所以，一定要注意把握好抽芯的時(shí)機(jī)，不宜過(guò)早或過(guò)晚。

波紋管堵塞通常發(fā)生于混凝土澆筑之后，堵管之后會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絞線無(wú)法順利穿過(guò)，使得鋼絞線的伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)值存在較大差距，既影響工期，而且會(huì)造成不必要的消耗。通常來(lái)看，這種問(wèn)題主要是由于波紋管的安裝未能?chē)?yán)格按照既定施工規(guī)范進(jìn)行，導(dǎo)致波紋管產(chǎn)生彎折扭曲、套管接頭松動(dòng)等情況，也可能是在振搗混凝土?xí)r不慎將波紋管振裂，導(dǎo)致混凝土漿液滲漏到其中導(dǎo)致堵管問(wèn)題。

當(dāng)遇到孔道堵管問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該主要根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋曲線坐標(biāo)，準(zhǔn)確標(biāo)記漏漿孔道發(fā)生堵塞的部位，但在實(shí)際操作過(guò)程中要避開(kāi)梁的主筋位置，可以采用沖擊鉆進(jìn)行開(kāi)孔，然后將其中滲入的水泥漿液等物質(zhì)清除，從而使鋼絞線順利通過(guò)，保證鋼絞線自由伸縮，張拉完成之后，采用高等級(jí)的微膨脹混凝土將孔洞進(jìn)行封閉處理。

在實(shí)際的施工操作中可以從以下幾方面進(jìn)行預(yù)防：

例如，在施工之前仔細(xì)檢查波紋管的質(zhì)量，從源頭預(yù)防；在進(jìn)行混凝土澆筑前，仔細(xì)檢查波紋管的安裝位置，確保安裝位置的牢固性和密閉性，并保證符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；澆筑混凝土?xí)r，必須密切注意保護(hù)波紋管，最大限度的避免波紋管受到破壞。

（二）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉前的裂縫及應(yīng)對(duì)措施

在很多公路橋梁工程中，鋼筋砼結(jié)構(gòu)在荷載的作用下，極容易出現(xiàn)裂縫，部分預(yù)應(yīng)力中的裂縫必須控制在允許范圍內(nèi)，而在構(gòu)建的預(yù)制過(guò)程中，則要最大限度的避免裂縫問(wèn)題的發(fā)生。在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉之前，產(chǎn)生裂縫主要是由于干縮和溫差導(dǎo)致的。裂縫常產(chǎn)生于表面處，分布凌亂、微小，在梁板類的構(gòu)件中，裂縫多沿著短方向分布，有時(shí)也會(huì)在箍筋部位產(chǎn)生，還有時(shí)會(huì)從構(gòu)件的頂面延伸到側(cè)面。梁板式構(gòu)件的裂縫通常與短邊平行，貫穿裂縫通常與短邊方向平行，裂縫會(huì)沿著構(gòu)件的全長(zhǎng)分段出現(xiàn)。

要解決預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉前的裂縫問(wèn)題，應(yīng)該在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)，嚴(yán)格控制構(gòu)件，盡量避免其出現(xiàn)裂縫。比如說(shuō)可以對(duì)構(gòu)件內(nèi)外的溫差進(jìn)行控制，對(duì)構(gòu)件的拆模時(shí)間加以延長(zhǎng)，并緩慢的拆除，這樣就能夠使構(gòu)件緩慢降溫，且避免構(gòu)件與臺(tái)座粘結(jié)，最大限度的消除構(gòu)件自身的熱脹冷縮影響；在夏季施工時(shí)，應(yīng)該有限選擇低水化熱水泥；此外，在進(jìn)行混凝土澆筑施工之前，應(yīng)該注意采用保護(hù)隔離劑，對(duì)于采用長(zhǎng)線法生產(chǎn)的構(gòu)件及時(shí)放松應(yīng)力筋，從而降低約束作用。

四、公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工注意事項(xiàng)

（一）合理使用防松套

在公路橋梁加固工程中，單孔夾片錨具應(yīng)用很廣泛。公路橋梁在承擔(dān)運(yùn)輸時(shí)，不可避免的經(jīng)常承受振動(dòng)荷載。由于疲勞作用，錨具中的夾片就會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，更有甚者會(huì)致使錨具失錨。防松套的使用可以有效避免此類事故的發(fā)生。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，往往在錨具夾片與防松套之間增設(shè)彈簧墊圈，起到減振效果。

（二）合理設(shè)計(jì)鋼銷(xiāo)栓和轉(zhuǎn)向塊

鋼銷(xiāo)栓和轉(zhuǎn)向塊是橋梁加固工程中非常關(guān)鍵的構(gòu)件。它們的設(shè)計(jì)要求有以下幾點(diǎn)：

滿足錨固和傳力的要求。轉(zhuǎn)向塊通常是用鋼板焊接制成，其最重要的特點(diǎn)就是能保證預(yù)應(yīng)力的良好傳遞。

混凝土局部承載能力。在對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉后，在拉索方向上，混凝土孔壁會(huì)需要承受來(lái)自銷(xiāo)栓的擠壓力，這就要求銷(xiāo)栓尺寸、混凝土洞口尺寸以及其強(qiáng)度滿足等級(jí)匹配。

銷(xiāo)栓抗彎能力要好。為了保證錨環(huán)與體外預(yù)應(yīng)力索產(chǎn)生索力的方向相一致，就需要銷(xiāo)栓有非常好的抗彎能力，而且在承受力矩時(shí)，剪切變形要小。

（三）張錨體系的保護(hù)

張錨體系要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，以增強(qiáng)其耐久性。通常采用的辦法是，將玻璃絲布纏包在錨具以及防松套上。同時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力索也要用外裹油脂的方式或者添加塑料護(hù)套的方式進(jìn)行保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海洲.淺談路橋施工中體外預(yù)應(yīng)力加固法的工程應(yīng)用[J].科學(xué)之友.2010年9期.

[2]王明武.淺析公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)[J].科園月刊.2010年23期.

[3]陳建勝.淺談路橋施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)[J].大科技.科技天地.2010年12期.