公路橋梁施工中體外預應力加固技術的研究

吳詠超

(貴州省凱里公路管理局)

1 體外預應力加固技術發生作用的原理

體外預應力加固技術的具體應用是在路橋的建設過程中，將具有良好防腐保護作用的建筑專用預應力筋布置于相應梁體的箱內或者外部。通過預應力筋對將一定的預應力施加于梁體上。通過預加力所產生的反彎矩對梁體承受的部分外力進行抵消，最終實現對梁體使用功能進行改善，增強梁體的承載能力，延長其使用壽命。

目前，體外預應力加固應被普遍應用于路橋加固中。其尤其適用于跨度大的混凝土連續箱梁。將體外預應力筋的錨固定在梁體中間或者末端的橫隔梁上，應用轉向塊對其跨間的預應力筋想要角度進行調整，使其更好的適應梁體的具體受力需求。從嚴格的結構角度來講，體內無粘結及體外預應力、斜拉橋均可歸納為無粘結預應力結構。而粘結預應力結構相關理論的主要核心問題為處于各種不同受力階段時，對預應力鋼柬的應力增量進行有效計算。

2 在路橋建設過程中常用的預應力加固技術分析

2.1 橫向預應力加固技術

在路橋建設中，當預應力混凝土橋梁或鋼筋混凝土兩端存在的間隙直接較小時，為了避免主梁端頭位置發生張拉作用，往往應用橫向預應力加固技術對其進行加固。應用此種技術時，在主梁下端的對稱梁中線相應位置安裝預應力筋。同時在距離梁端的合理位置將其做彎起處理，并應用支點將其固定在主梁末端錨固鋼板上。錨固鋼板的形狀為“U”字形，其可牢固地套于主梁端部位置的下翼緣。應用撐棍將水平段中存在的預應力筋分成幾段，撐棍同時還具有支撐點的作用。應用拉緊螺栓將存在每段中點中的想要對稱筋進行兩兩收拉，使其緊密的連接在一起。在這個收拉的過程中便會有相應的拉桿產生預應力產生。這個預壓力通過錨固鋼板傳到到主梁。因為多數的預應力筋的設置均為水平直線形，因此，預應力筋在這個過程中產生的相應負彎矩，在梁體兩側端口上不會發生太大的彎曲。由此可見，應用該種加固方法其作用主要在于降低梁體中段的正彎矩，而在梁體兩端處的剪力上不會發生太大的作用。

2.2 縱向預應力加固技術

縱向預應力加固技術具體指的是順著各各預應力筋的軸線方位施加預應力的一種加固技術。預應力筋的布置主要順著主梁的底部相應方向進行，并將其彎起。彎起的位置為梁體兩端設置有導向塊的相應地方。彎起后，將其錨固與主梁的腹板或頂板的相應位置，并沿著主梁方向對其進行縱向拉伸。在拉伸過程中實現對梁端剪力的減少。

在該種技術的應用過程中，其錨固構造主要為縱向張拉。錨固構造具體包含梁頂錨固和腹板錨固兩種。腹板錨固的作用主要體現在當路橋面通行車流量較大，導致交通運輸無法正常進行時，可在主梁的腹板的相應位置將預應力筋進行錨固。具體的操作方法主要為鋼板錨固法和鋼銷錨固法兩種。應用鋼板錨固法具有以下幾個優點:其傳力具有良好的均勻性、錨固作用力大、對梁體結構的影響小、鋼板夾持操作產生的螺栓孔下等。應用梁頂錨固時，在進行具體操作前，僅需在橫隔梁與橋面板相應位置鑿開一個方向于斜筋傾斜向同的斜孔。相應的預應力筋被穿過后，在開鑿出來的斜孔四周將路橋面的凹槽鑿出，凹槽的尺寸應與按鋼墊板的相應尺寸保持一致。完成上述操作后，使用環氧砂漿將墊板粘合牢固即可。在對預應力筋進行相應的張拉操作后，將其錨固與陸橋面板的相應位置上。完成所有操作后，將錨頭封閉于陸橋面板的鋪裝混凝土中，這個錨固操作便全部操作完畢。應用該種錨固方法的優點主要體現如下:在進行錨固的操作過程中，進行將少量橋面板混凝土鑿開便可順利地展開錨固施工操作，操作流程較為方便快捷。預應力筋的張拉方式和預應力筋的形式構造存在密切聯系。張拉位置及方向根據其具體形式構造來進行。可以在梁體頂部順著斜筋的相應方向進行張拉操作，也可以在梁體底部順著水平方向進行張拉操作。進行張拉操作時應于橋中線對稱進行。對相同一根梁體進行張拉操作時，對稱進行應注意保證其具有良好的同步性，這樣才可有效保證梁體雙側的鋼筋具有同樣的應力狀態。預應力張拉具體程序應與預應力混凝土梁存在良好的一致性。預應力筋的張拉形式多種多樣，應用較為普遍的主要為千斤頂張拉法、手動葫蘆張拉法、電熱法張拉法等。

2.3 豎向預應力加固技術

如應用橫向預應力加固技術或縱向預應力加固技術均給施工帶來不便時，便可采用豎向預應力加固技術。這種技術在應用的過程中主要是將預應力筋對稱地布置在梁肋兩側的相應位置，通常是在梁端肋側進行錨固。預應力筋錨固完畢后，在其中部位置按照豎直方向進行向上的張拉操作，應用小橫梁將預應力固定于梁肋底部的相應位置。應用該種方法可有效避免了縱向應力損耗大、進行張拉操作行程受限、張拉力大等缺點和限制，其有效地將張拉力降低，而大大增加了張拉行程，將張拉力損失降至最低限度。此外，應用該種技術還可有效將較高的預應力施加于預應力筋之上，可對舊橋梁體使用過程中產生的相關裂縫進行彌合。在該種技術中進行預應力張拉操作時，可逐片梁地的進行，但必須保證其與中線張拉具有良好的對稱性。只有這樣才可有效降低彈性壓縮損失過程中存在的不均勻性。在該種技術的應用過程中，橫梁的作用主要為對張拉操作所產生的相應鋼筋預應力進行豎向固定。橫梁的設計課根據具體情況來進行，可設計為在梁底具有靈活運動性的可運動支點，也可設計為在梁肋上進行錨固，無滑動性的固定支點。在位置選擇上，橫梁的最佳位置為張拉點。因為在這個位置可有效實現將張拉力損失降低。

3 體外預應力加固技術的施工方法

應用體外預應力加固技術的主要目的在與提高路橋在交通運輸過程中的承載能力。其在施工過程中，通常應用的是折線形的體外索方法。該種方法可有效滿足抗剪強度與截面抗彎強度的想要要求。主要通過貴州某大橋的橋梁加固設計實例來對體外預應力加固技術的施工方法進行簡析。

貴州省某座大橋是一種主要應用鋼筋混凝土進行構建的T 型橋梁。橋梁的平均跨距為13 m。在建設設計規劃中，該橋梁的荷載量為拖60、汽10 級。但是由于橋梁在實際使用過程中，長時間經受流水和船舶的撞擊，橋梁受到了較大程度的破壞，必須對橋梁進行相應的加固、修復處理才可有效保證其使用的安全性，其加固、修復主要應用體外預應力加固技術來進行施工，具體施工步驟如下:(1)加固前進行清理。進行加固操作前，需應用鋼絲刷對橋體相應位置進行鋼絲刷，將松散混凝土及銹蝕鋼筋進行清理。然后應用C40混凝土掛模澆筑，恢復橋面的平整性。(2)體外預應力加固技術施工。進行加固施工前，需先將加固標準進行明確。明確加固后使橋梁的承載能力提高到怎樣程度。在貴州省該座橋梁的加固中，將承載能力的標準定為汽15 級。橋梁梁肋寬為18 cm，主梁翼緣寬為178 cm，屬于受拉2 級。該橋梁的鋼筋面積總共為44.272 cm2，所用混凝土為C25。根據橋梁的具體構造，體外預應力支點的設置應為距離兩端轉向塊分別為180 cm、840 cm 的位置。端錨與點距轉向塊間應設置為150 cm 的距離。中心軸與梁體上邊緣為19.17 cm的距離，與梁體下邊緣為60.86 cm 的距離。根據相關數據的分析，應將預應力鋼絞線的相應張力控制在855 MPa 左右的范圍內，有效地預應力控制在62 215 MPa。加固操作中，應用55 kN 前軸，155 kN 后軸。加固操作進行完畢后，通過試行卡車試驗，再次對混凝土、鋼筋等的盈利情況進行全面分析，進而對橋梁加固效果進行預計。(3)預應力施加。進行相應試驗后，嚴格按照試驗結果進行體外預應力加固施加操作，同時進行相應的檢測，保證橋梁達到預計承載能力。

4 結束語

通過科學、合理應用體外預應力加固技術，可有效改善路橋變形性能，實現路橋強度及承受力的提高，保證路橋在使用過程中具有良好的安全結構，延長其使用壽命。

［1］和銘新.加大截面法在加固工程中的應用［J］.中國水運，2012，11(8):215－216.

［2］陳軍民，吳江.探討路橋施工中加固技術及設計［J］.中國水運(下半月)，2013，12(12):372－373.