橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的關(guān)鍵技術(shù)

◎周韜

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的關(guān)鍵技術(shù)

◎周韜

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于貨物的交流效率要求越來越高，為了能夠有效提升我國鐵路、公路的承載水平，從而增加運(yùn)輸效率，可以通過提高運(yùn)輸車輛車軸重的方法來達(dá)到目的，但是當(dāng)車軸重量增加就會出現(xiàn)橋梁承載力不足的問題，所以說對于橋梁建筑過程中，體外預(yù)應(yīng)力加固法就是處理上述問題的有效措施之一。本文就該點開展對橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的研究，對于其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，為相關(guān)專業(yè)提供參考依據(jù)。

橋梁預(yù)應(yīng)力加固法關(guān)鍵問題

混凝土橋梁的可靠性一直是人們關(guān)注的重點問題之一，它的影響是存在與整個橋梁壽命周期內(nèi)的，所以說無論是在橋梁施工的設(shè)計階段，還是在中期的建造階段以及后期的運(yùn)行階段，可靠性都是需要我們時刻注意的。對于目前我國鐵路橋梁情況來看，隨著橋梁運(yùn)行時間的不斷增加，其主體結(jié)構(gòu)材料老化或者結(jié)構(gòu)損傷都是不可避免的問題，伴隨而來的就是橋梁整體承載力的下降，所以在進(jìn)行橋梁預(yù)應(yīng)力加固法處理這些問題的時候，我們首先要從橋梁本身的常見病害來分析，一般來講橋梁病害主要包括荷載疲勞損傷、混凝土碳化腐蝕以及鋼筋內(nèi)部腐蝕等。雖然通過研究掌握了一些處理方法，但是在實際工作當(dāng)中，還存在著一些難點，總結(jié)下來關(guān)鍵性技術(shù)有以下三點：

體外索力設(shè)計計算方面的問題

相比較歐美發(fā)達(dá)國家，對于橋梁工程當(dāng)中體外索力的理論研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)步，但是我國在橋梁工程中的理論研究還不成熟，沒有關(guān)于鐵路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因為橋路結(jié)構(gòu)極限計算標(biāo)注與普通的公路設(shè)計存在較大的差異，所以目前我國鐵路橋梁仍然采用容許應(yīng)力法來進(jìn)行計算，故體外索力設(shè)計計算必須與現(xiàn)行規(guī)范相適應(yīng)。

除此之外，計算加固后橋梁在極限狀態(tài)下的體外索力必須確定極限應(yīng)力增量的大小，因為二次效應(yīng)的非線性使得準(zhǔn)確求解應(yīng)力增量變得很困難，國內(nèi)外研究者提出多種簡化計算方法，但不同方法計算的精度和簡便程度不同，所以根據(jù)鐵路混凝土橋梁特點合理選用簡化計算方法是鐵路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固需要解決的問題之一；再者，體外索力設(shè)計值的大小必須滿足橋梁的剛度和變形性能，但對使用階段存在裂縫的混凝土橋梁，在體外索力和荷載作用下的剛度因裂縫閉合、張開而發(fā)生變化，這使得上拱度和撓度的計算復(fù)雜化，因而將剛度視作恒定值造成體外索力檢算上出現(xiàn)較大的誤差。

體外預(yù)應(yīng)力錨具及索體結(jié)構(gòu)存在的問題

首先，在橋梁進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固法時，我們要明確它是由體外索和錨具等工具組合起來的工具，所以在實際施工過程當(dāng)中容易出現(xiàn)錨固質(zhì)量問題，比如錨固滑絲、斷絲等現(xiàn)象，這些問題都對施工質(zhì)量和安全有著很大的影響，因此在施工之前要對施工工具、人員技術(shù)進(jìn)行整體培訓(xùn)提高；另外對于上述提到的體外索、錨具等工具不能從不同生產(chǎn)廠家進(jìn)行采購，這樣能夠保證質(zhì)量的統(tǒng)一化。

其次，在橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法時要保證施工工藝正確，比如保證錨具橫截面以及支撐面與體外索方向垂直，這樣能夠保證錨具的受力均勻，雖然在實際加固過程中會出現(xiàn)一定的誤差，但是主要取決于施工工人的施工水平，所以偏差不大可以忽略；另外在加固過程中由于固定式錨具在安裝完畢后無法自動調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)因為受力過大發(fā)生折彎現(xiàn)象，影響加固質(zhì)量，所以對于這些錨具要經(jīng)常性檢查，保證其施工質(zhì)量。

最后，在鐵路橋梁當(dāng)中，對于承載力較大的橋梁進(jìn)行加固時一般會在錨固裝置支持面設(shè)置千斤頂張拉裝置，提高加固過程中橋梁的承載力，但是對于T型簡支梁來說，由于空間狹小，不足以安防千斤頂，因此當(dāng)錨固點設(shè)置在梁端時造成無法張拉。

對錨固裝置與混凝土梁體的錨固連接性能研究不足

對于橋梁外預(yù)應(yīng)力加固法來說，體外索與混凝土梁體的連接是它的關(guān)鍵性指標(biāo)，也是體外預(yù)應(yīng)力施工的主要部分，所以如果在施工過程中發(fā)生承載力不足等現(xiàn)象，就會給施工人員帶來巨大的施工施工，故一定要保證加固結(jié)構(gòu)的安全可靠。

橋梁預(yù)應(yīng)力加固法關(guān)鍵技術(shù)

體外預(yù)應(yīng)力加固體系設(shè)計原則

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計必須要結(jié)合我國的鐵路運(yùn)輸特點，同時還要同我國已有的橋梁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，結(jié)合這些要求，我國橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計原則主要有兩個方面：

第一，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法在安裝過程中應(yīng)該保證安裝過程的迅速，特別是在鐵路橋梁施工過程中，因為鐵路橋梁對于運(yùn)輸?shù)挠绊懞艽螅瑢τ谶\(yùn)輸單位經(jīng)濟(jì)效益影響也很大，所以在進(jìn)行橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法設(shè)計的時候必須要考慮到施工期間對于鐵路運(yùn)輸以及經(jīng)濟(jì)效益的影響，如果時間過久，就會帶來比較大的負(fù)面影響，那么這種加固方案設(shè)計也肯定不會被建設(shè)方所接受。

其次，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法應(yīng)該盡量避免采取大型機(jī)械，一方面是因為施工成本的影響，最主要是對已有橋梁結(jié)構(gòu)的一種保護(hù)，通過采取小型化或者組合型施工機(jī)械，能夠加快施工進(jìn)度，是施工操作變得簡單起來，這也是橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的主要原則之一。

體外預(yù)應(yīng)力體系錨固點位置

通過上述分析我們了解到了橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法的設(shè)計原則，那么在實際施工過程當(dāng)中有些具體的加固位置需要我們注意，下面我們就逐一進(jìn)行分析：

首先是梁頂錨固，一般錨固位置位于橋面板或者是橋梁頂端，通過橋梁或者梁端的混凝土來承受外部的荷載，這里需要我們注意，如果錨固點位于后者，也就是梁端時，在施工過程中需要較長時間的交通阻礙；

其次是腹板錨固，與梁頂錨固不同，腹板錨固主要通過梁體之間的承接來傳接外力，接觸部位的結(jié)構(gòu)主要承受剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力；

最后就是兩端錨固，一般梁端錨固是位于梁端腹部下部，通過鋼板與混凝土的高強(qiáng)度連接來承擔(dān)外部荷載；或者依靠梁端混凝土的抗壓能力來承擔(dān)外部荷載作用。

上述三種方法是橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法當(dāng)中的一些主要加固位置，對比來看，從加固效果方面是梁端以及腹部加固更具優(yōu)勢，主要原因是錨固點在梁端或者腹部時，其處在梁體剪切應(yīng)力最大區(qū)域內(nèi)，這樣一方面能夠提高鐵路橋梁的荷載承載極限狀態(tài)，另一方面還能夠便于安裝施工，加快施工進(jìn)度。

綜上所述，橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法對于橋梁承載力不足的問題進(jìn)行比較有效的解決，本文通過對橋梁體外預(yù)應(yīng)力的關(guān)鍵技術(shù)以及問題進(jìn)行了分析，提供了相應(yīng)的技術(shù)方案，旨在為相關(guān)橋梁施工專業(yè)提供可以參考的理論依據(jù)。

（作者單位：湖南順天建設(shè)集團(tuán)有限公司）