芻議路橋施工中預應力加固法的應用

孟二顯

摘 要：文章對預應力加固法在路橋施工中的優勢進行了解析，并具體分析了體外預應力加固法、有粘結預應力加固法和高強復合纖維預應力加固的應用原理和技術特點，以期為路橋施工提供參考。

關鍵詞：路橋施工；預應力加固法

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0163-01

我國經濟的飛速發展促進了交通事業的蓬勃發展，高速公路的建設不斷完善，逐漸形成了較為完善的高速公路網，但是高速公路上大型、重型汽車數量的增加也帶來了更多問題，加速了高速公路路橋的破損程度，降低了路橋的承載力。我國路橋工程行業對路橋施工技術不斷探索和創新，將預應力加固法廣泛應用到路橋施工過程中和舊路橋加固維修中，保證了路橋施工的質量，延長路橋使用壽命。

1 預應力加固法的含義

預應力即在施工期間給結構預先施加的壓應力，預先對路橋結構施加壓力，可以抵消或減小外荷載產生的拉應力，使結構在正常使用的情況下不產生裂縫或裂縫比較晚。預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對路橋結構構件或整體進行加固的方法。

2 路橋施工中應用預應力加固法的優點

在路橋施工中，可以將預應力加固法運用在懸臂梁、連續型體系梁和簡支橋梁加固中，提高橋梁的穩定性、安全性和牢固性。對路橋施工的過程中利用預應力加固法，能夠大幅度減少橋體裂縫和梁體撓度，閉合裂縫，使整個橋體結構達到較高的承載力。從建筑工程專業角度分析，預應力加固法主要有以下優點。

①傳統的戶外施工需要限制路段交通，給正常的交通帶來了不便。在路橋施工過程中，預應力加固法能夠有效降低對交通運輸的影響。

②預應力加固技術不需要較多的技術操作人員，相關機械設備也較少，而且設備布局簡單，便于隨時調整，并能隨意選擇施工時間，減少了成本輸出，有利于施工項目經濟效益的提升。

③路橋施工中需要增加的恒荷載較少，便于及時調節原路橋結構中的應力狀態，從而使路橋整體結構更加牢固。

④路橋使用階段，預應力加固法能夠維護和修補道路和橋梁，如果損壞情況嚴重，可根據實際情況更換預應力筋及其他設備。

⑤預應力加固法不影響橋下凈空環境，施工過程中不抬高橋面標高，橋體整體結構的受損程度也相對較小。

⑥預應力加固法應用范圍廣泛，體外預應力加固既適用于中小型跨度的簡支結構體類型橋梁，也適用于中型或大型跨度的連續結構類型橋梁。

3 預應力加固法在路橋施工中的應用

3.1 體外預應力加固法

體外預應力加固法指應用有防腐保護功能的預應力筋，通過合理布局將預應力筋設置到道路或橋體箱內或外部，它在橋梁結構的受拉區域施加體外預應力，與原橋體的不利彎矩方向產生相反軸向壓力和彎矩，能夠抵消自重應力減少活載應力，從而增強橋體使用功能，提高橋體自身承載力。體外預應力加固法是后張物粘結預應力體系的一個分支，在路橋施工中應用較為廣泛，效果較好，尤其適用于大跨徑連續型箱梁的加固處理。

3.1.1 體外預應力加固原理

體外預應力把預應力筋布置在梁的主體結構之外，通過兩端能錨固和梁中轉向裝置與梁體連接。體外預應力加固是在梁底或梁側下部增設預應力加勁鋼絲索或預應力粗鋼筋補強并分別錨固在梁的兩端，設置聯結構件形成超靜定結構。要提高路橋架構的承載力，應在體外對梁上部結構施加預應力，從而產生反彎矩抵消外荷載壓力，達到卸載的效果。針對鋼筋混凝土路橋，則采用體外預應力加固法，具備加固、卸荷、改變結構內力的三重效果。體外預應力混凝土結構主要組成部分包括：管道和灌漿材料、體外預應力索、體外預應力索的轉向裝置、體外預應力索的錨固系。

3.1.2 體外預應力加固法的技術特點

與過去預應力混凝土結構的路橋進行對比，發現體外預應力加固法有以下技術特點：①體外預應力筋的應用形式更加多樣靈活，依據實際需要，可以設計為可補位、可更換和不可更換三種形式，為以后的受損維修和二次加固做好數據顯示，有效實現對路橋結構使用階段的維修、保養和加固；②對舊路橋工程進行翻新或結構加固，體外預應力加固法的施工流程更加簡便，無需在梁肋中設置管道，避免了對截面的削弱。

3.2 有粘結預應力加固法

有粘結預應力加固法利用錨對道路或橋體需要加固的地方進行加固，選取直徑較小的預應力筋，對梁體施加一定預應力，適當噴注抗拉強度較高的復合型砂漿，使預應力筋與梁體的粘結更加牢固，構成具有粘結預應力特點的路橋加固體系。在路橋施工中運用有粘結預應力加固法，具有預應力筋錨固結構簡單且耐久性強、張拉加固施工操作簡便、材料充分利用等特點，在我國路橋加固工程中得以廣泛應用。有粘結預應力加固法一般應用在中、小跨徑的鋼筋混凝土T梁、箱梁、空心板梁橋的加固處理中，特別適用于城市的高速公路和立交橋工程，能夠有效提高加固的質量和效率。

與體外預應力加固法相比，該加固法具有以下技術特點：

①在一般的路橋大型建筑中，材料的利用率普遍較低，有粘結的預應力加固法在施工過程中，有效克服了這個問題，發揮了補強材料加固的效果，能夠充分利用各種類型的材料，從而達到節約成本提高經濟效益的目的。

②該加固法噴注的性能良好的復合砂漿對梁體形成了保護層，提高了道路和橋體的抗氧化、抗碳化功能，能夠抵抗氯離子的侵蝕，延長路橋使用壽命。

3.3 高強復合纖維預應力加固法

目前我國路橋施工過程中應用高強復合纖維預應力加固法使用的主要材料包括碳纖維和芳倫纖維，其中碳纖維材料的利用更加廣泛，施工技術經驗相對成熟。該加固法的原理是利用錨固的粘貼性質，對需要加固的梁體機構進行粘貼，對梁體加上一定預應力，完善梁體的受力狀況。該加固法的關鍵技術問題是如何科學地處理預應力纖維布和板條上的張拉及錨固問題。

高強復合纖維預應力加固法在我國路橋施工中的應用還處于起步階段，具有以下技術特點：①復合纖維材料的物理特性決定了該加固法適應強度高和高效的優點，對路橋進行加固或維修時能充分發揮其高強度、高彈性的優勢，提高路橋結構中相關構件的承載能力和延展性，改善梁體受力性能；②復合纖維材料的線膨脹系數與混凝土相近，即使在溫度變化的情況下，也能實現兩者的協同工作；③路橋施工使用復合纖維材料，能有效減少對路橋梁體結構體積和自重的影響。復合纖維材料質量較輕且較薄，對梁體的構件進行加固或維修之后，并不增加原來路橋結構的體積和重量，也不會影響路橋實際的使用空間。

4 結 語

綜上所述，路橋施工技術人員需要重視預應力加固法的應用，加強對該技術方法的研究和探索，促進技術經驗的成熟，進一步提高路橋施工的效率和質量，為我國高速公路的建設和交通事業的發展做出貢獻。

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