論橋梁體外預應力加固施工

魏家平

（重慶橋都橋梁技術有限公司 重慶 401120）

論橋梁體外預應力加固施工

魏家平

（重慶橋都橋梁技術有限公司 重慶 401120）

在橋梁工程的建設施工中，對于橋體結構承受能力和受力情況的改善施工至關重要，而預應力技術的應用，發揮了良好的結構加固作用，其應用的價值非常突出，且其應用范圍較為廣泛。本文重點針對橋梁施工中，體外預應力技術的實際應用進行了簡要探討，以供參考。

橋梁；體外預應力；加固施工

1 引言

在橋梁鋼筋混凝土結構發生問題時，需要采取必要的加固措施，對其結構的受力加以改善，加固的主要部分是橋梁的梁體結構，從而改善橋梁的整體受力情況，提高其承載能力。應用體外預應力技術，不僅僅能夠加固橋梁的主體結構，還不會對主體結構帶來附加的不良影響，因此是不可多得的優良技術，被廣泛地應用于橋梁加固工程中。

2 橋梁加固中預應力加固技術

2.1 技術概述

橋梁施工中常見的梁體結構形式有懸臂梁、簡支梁和連續體梁，橋梁經過長期使用之后，往往會出現結構和質量上的病害問題，影響其穩定性，因此需要采用必要的預應力加固技術，提高橋梁的使用安全系數。預應力加固技術應用于橋梁加固中，可使梁體局部明顯減少或避免可能產生的裂縫，并能降低梁體撓度，梁體各結構的受力狀態盡可能達到比較合理的狀態。較為常見的預應力技術包括粘結預應力加固技術、高強負荷纖維預應力加固技術和體外預應力加固技術。

其中，體外預應力技術的施工材料，通常采用的是無粘結鋼絞線、槽鋼及粗鋼筋材料的組合。其原理在于使用體外索，對橋梁上部結構加固，利用張拉體外索在梁下部受拉區，對梁體形成偏心預壓力，梁體基于此作用發生上拱，減小荷載撓度，從而改善梁體的受力情況，提高其承載能力。此方法對于橋梁的正常使用和行車時限等方面幾乎不會產生影響，且不改變梁體原結構構造，因而非常適用于連續箱體大跨度橋梁的加固施工。

2.2 技術優勢

（1）體外預應力鋼筋結構體系可以根據實際需要，設計成可更換、可補拉、固定等不同的形式。這樣，通過可更換的體外預應力鋼筋就能夠更好地對橋梁進行維修、加固和保養。

（2）在對橋梁進行加固的時候，體外預應力加固技術可以讓施工過程變得更加方便。因為體外配筋形式的加固技術本身并不需要灌漿，因此就可以采用全年形式的施工，還可以使承載力消弱的情況消失。即使在寒冷地區進行施工時，也可以避免在梁肋中加設管道的形式，這樣對橋梁施工有著十分重要的現實意義。

（3）體外預應力加固技術中混凝土的使用能夠提高梁體耐久性，降低鋼筋束出現摩擦問題的幾率。

3 公路橋梁體外預應力加固技術施工方法

3.1 縱向施工法

縱向張拉法，等同于橫向張拉法，是將一定的預應力施加到梁體中，將預應力拉桿鋼筋布置在底部，彎起鋼筋的兩端，然后，在梁的頂板或者腹板上進行錨固處理，接下來順著頂梁或者底梁完成縱向的張拉，從而對降低梁的剪力施加作用，進而提升梁體的抗剪能力。

3.2 橫向張拉法

該方法通常適用于兩端距離較短的橋梁工程，主要的施工方法如下：將拉桿在橋底兩側設置出來，是梁體內部存在一定的預應力，以支撐橋梁的額外重力，從而有效提升橋梁的安全性，然后在橋梁兩端的任何一頭，拉近拉桿并使之彎起，將U形錨固板和拉桿焊接在一起，形成張拉。

3.3 豎向頂撐法

該方法的原理是將U形的剛錨固板設置在梁端底部。實際操作如下：將粗鋼筋拉桿沿著梁的底部設置出來，在錨固板上焊接拉桿的兩端，將張緊夾具設置在跨中或者梁跨徑的1/4處，并將其安裝于梁腹板的承托架上，進而提供給鋼筋拉桿提供一定的預應力，在設計要求范圍之內，控制鋼筋拉桿的預應力，然后對梁地面和鋼筋拉桿用鋼筋混凝土砌塊采取必要的穩固處理，這樣就能夠有效穩固鋼筋拉桿，并將張拉力有效的保持在一個合理的范圍之內，在完成了固定環節以后，可以拆除掉承托架和張緊夾，防銹處理鋼筋拉桿。

4 公路橋梁體外預應力加固具體案例

某大橋全長752m，在結構上采用單箱單室連續剛構，橋面寬度位27m。主橋采用雙肢薄壁結構橋墩，箱梁頂橫坡只有20/a箱梁頂寬14m，底7.2m，懸臂3.3m。支點6.9m高，底板0.9m厚，跨中2.6m高，底板0.35m厚。箱梁懸臂部分為變截面，采用漸變二次拋物線完成箱梁高及底板厚度。

橋梁投入使用以來，在多種原因的影響下，主箱梁的連續剛構產生如下病害：斜裂縫產生于邊跨內箱梁現澆段腹板內外表面，裂縫迅速增長，已修補裂縫重新產生較多開裂情況，并逐漸擴展，最大裂縫可達0.2mm寬。因此，擬在箱體內采用鋼束布置體外縱向預應力，使橋梁提高承載力，以達到一級公路標準，降低腹板主拉應力，控制裂縫產生。

4.1 維修加固方法

采用腹板彎起束的體外預應力鋼束進行加固，將防腐材料、外護套和環氧鋼鉸線、轉向裝置及錨固體系構成體外預應力索（見圖1）。高密度聚乙烯外護套具有防腐作用，轉向鋼管設置在轉向塊部位，采用可進行換索調索的錨具組成錨固體系，取450/a鋼絞線標準強度的張拉應力。

圖1 體外預應力加固示意圖

4.2 施工流程

施工準備完成后，進行體外預應力鋼束預放線，對隔板、齒板所在部位進行放樣，在橫隔板進行開孔并將其鑿毛，安裝鋼筋及鋼束穿束錨具，鋼束張拉應保持對稱均衡，對橋梁線型進行測量后，安裝減震器及保護罩。

4.3 施工方法

4.3.1 鋼束預放線

體外預應力鋼束預放線應根據圖紙設計尺寸進行，確保原箱梁中是否存在無法處理的障礙。根據圖紙，現場將箱梁內隔板及齒板部位放出，從箱梁分別向橋墩中心線兩側進行放線，校核應參考距箱梁端部尺寸。墩頂橫隔板及跨中橫隔板由鋼束穿越，因轉向鋼管應安裝至穿越橫隔板部位，可采用16cm最大外徑轉向鋼管，因此，可取直線段對橫隔板進行20cm直徑開孔。根據設計圖紙要求，應將預埋件位置在安裝鋼筋時預留。采用雙面焊接方法連接植筋與齒板鋼筋，16mm鋼筋需焊接8cm，12mm鋼筋需焊接6cm。

4.3.2 穿鋼束

體外預應力鋼束長度應結合錨墊板問曲線、外露錨杯長度、張拉撐腳高度、錨板厚度、工具錨厚度等進行確定，在工廠下料加工完成鋼束成品索運到施工地。穿束的步驟如下：①運到橋面的鋼束及散索架，在散索架上安裝新鋼束并固定；②提示標志及防護措施應增設在鋼束存放區，避免發生不必要的損壞；③檢查在制作及運輸中鋼束拉索是否發生損傷，對驗收相關資料進行歸檔；④將所需鋼束編號在安裝前查明，散索牽引裝置應設置在橋墩頂附近橋面，將轉向定位滾輪設置在第一個預埋鋼管與散索區之前，使鋼束順利從預埋鋼管進入；⑤根據產品要求將密封裝置和錨具依次穿入，以免發生鋼絞線打絞，并在支撐筒中鎖定鋼束螺母。

4.3.3 安裝預埋件和模板

采用搭接方法連接植筋與隔板鋼筋，搭接長度應達到規范要求。對錨墊板、轉向鋼管中心部位確定后，轉點采用中心位置，對錨墊板、縱向姿態的轉向鋼管及其角度進行相應調整，以確保鋼束豎彎平順。若鋼束距離頂板較近，在放線時可將頂板作為基準面，距底板較近鋼束基準面可采用底板，確保鋼束與原箱梁之問最小距離達到設計施工實際需要。安裝完成預埋件后，一定要對兩端開口進行封閉處理（避免進入混凝土），并焊接固定植筋或鋼筋骨架，確保混凝土澆注過程中不產生移位或變形。

4.3.4 混凝土澆筑

安裝完成模板，并且驗收合格之后，可進行混凝土的澆筑施工。在模板內箱梁的最高頂面，確定為齒板和隔板開孔部位，然后對隔板、齒板實施澆筑成形。澆筑齒板時，應對兩端錨頭部位先澆，依次澆筑中間部位。澆筑密實混凝土應對澆筑速度進行合理控制，澆筑應慢速不可過快，但也要保證混凝土流動性及擴展度達到相應要求。不可采用振動棒在澆筑過程中直接振搗，以避免發生混凝土離析現象，可利用木糙或橡膠錘對模板進行敲擊以確保混凝土達到一定密實度。混凝土達2.5MPa強度后，將側模板予以拆除，通過灑水養護方法實施養護，養護應超過一周時問。張拉體外預應方定要在混凝土超過一周養護期，并達到95%設計強度后才能繼續操作。

5 結語

采用體外預應力技術對公路橋梁結構進行加固施工，明顯提高了公路橋梁的結構承載力，改善其受力狀態，從而保證加固處理的實際效果，增強公路橋梁結構的行車安全。由于體外預應力加固技術操作簡單、便于執行，應用于原有道橋結構改良中，可減少施工成本，且不會對交通正常通行產生嚴重影響，對提升整個橋梁改造的經濟社會效益具有推動作用。

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U445.57

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1004-7344（2016）10-0144-02

2016-3-20