體外預應力加固技術在橋梁中的施工方法

田紅英

(河南省漯河市召陵區農村公路管理所,河南漯河 462000)

據相關資料顯示,在我國公路現有橋梁中,危橋所占比例達到3.54%,其中2.5%為國道干線危橋比例。特別是上世紀50～60年代橋梁情況最為嚴重,局部橋梁承載力嚴重下降,大大破壞了公路網的整體性。為滿足當前發展需求,降低對車輛正常通行造成影響程度。必須重視該問題,及時選取科學有效的措施予以解決。目前,常見的橋梁加固方法較多,如改變結構傳力途徑加固、外包鋼加固等。相比其他加固方式,體外預應力加固技術具有良好加固效果,損害橋梁程度極小,可有效防止產生裂縫,且能實現局部裂縫閉合等優勢,因此,在橋梁工程施工中得到了廣泛應用及推廣。

1 工程概況

某連續梁橋工程通車多年,現橋面病害較為嚴重,全橋箱梁共有44條裂縫,其中39條位于中跨,5條位于邊跨。主跨裂縫主要在所有跨跨中周圍分布。具體裂縫如表1所示。

除此之外,混凝土離析、松散等問題還存于局部接縫位置,且滲水現象存于箱梁內部頂板位置等。通過分析可見,主橋跨中撓度較大、跨中位置腹板裂縫較多等為該橋梁主要病害。為實現加固目的,提高橋梁承載力,必須對跨中撓度加以嚴控,利用局部對橋面線形進行適當調整,進而實現橋面行車舒適度有效增強。因本連續箱梁橋具有較大跨徑,且梁高較大,人可進入箱內操作,加固可選取體外預應力技術。

2 體外預應力技術的概況

體外預應力加固的主要施力工具為鋼材,如粗鋼筋、鋼絞線及高強鋼絲等,需將體外預應力施加到橋梁上部結構,通過體外預應力出現的反彎矩對少量外加荷載出現的內力進行有效抵消。通過體外預應力加固法可對原有橋梁的使用性能加以改善,能夠實現行車舒適性及極限承載能力的全面提升。此類加固技術可大大提升原有橋梁承載力,將損害舊橋的程度降到最低,實現局部裂縫閉合,提升橋梁耐久性,自重基本不會增加,成本較低,且在施工過程中無需進行交通管制,因此可作為臨時加固,也可實現承載力提升的永久加固措施。

表1 箱梁裂縫統計表

3 體外預應力加固技術在橋梁中的施工應用

3.1 施工放樣及鋼筋位置探測

(1)上錨固點放樣定位。梁頂、梁端及梁腹板位置為上錨固點的主要位置。如梁頂、梁端面上有斜筋上錨固點時,應對順著橋縱向到梁端間的距離的錨固點加以準確確定。如梁端上有錨固點時,需對錨固點到梁底、梁頂面的垂直距離加以確定,隨后順著橫橋方向獲取錨固點的橫向間距,并將錨固點的理論位置標出。如梁腹板上有錨固點,可分別在腹板兩側進行放樣。

(2)滑塊墊板及固定支座位置放樣定位。為保證滑塊墊板、固定支座位置準確無誤,在梁撓度不考慮的前提下,可順著梁底先由錨固具體中心位置逐步向跨中間方向,進行滑塊墊板中心、跨中位置的分別量取,且在梁底位置兩側分別標注,隨后在梁底面位置繪出墊板平面尺寸,并將螺栓孔位準確標出。

(3)探測鋼筋位置。因舊橋施工過程中代換鋼筋等環節存在施工質量問題,因此加固施工時必須對鋼筋位置探測后,才能施工,才能避免破壞預應力束。

3.2 環氧膠液與環氧水泥砂漿制作

橋梁加固施工中,鋼墊板的主要作用為錨固及支承,通常粘貼材料選用環氧膠液、環氧水泥砂漿等材料。作為一種高強粘結劑,環氧樹脂為環氧膠液的主要材料,將固化劑摻加到環氧樹脂后,才能具有較高粘結強度。為達到環氧膠液性能提升的目的,可在固化劑摻加后,將增塑劑、稀釋劑適當摻加到材料內。將一定量填料摻加到環氧膠液內即可形成環氧水泥砂漿,根據1：2比例選取325號水泥及砂可制作填料,相比環氧膠液,環氧水泥砂漿用量為其5倍左右。

3.3 上錨固點施工

(1)錨固梁頂及梁端。在梁頂面、梁端頂面設置上錨固點,根據設計穿出位置,將兩個斜孔設置到橋面板、梁端頂面位置,其角度等同于斜筋角度。第一,先去除梁頂面混凝土保護層,保證鋼筋露出,隨后細鑿錨固墊板下的混凝土,并清理干凈梁頂面混凝土碎渣。第二,將一層環氧膠液涂抹到開鑿后的混凝土表面,隨后鋪平環氧水泥砂漿。第三,在梁頂設置錨固點時,為保證錨固點混凝土保護層厚度適中,需確定錨墊板上表面高度等同于梁頂面。

(2)錨固腹板。梁腹板上設置錨固點的情況下,必須重視腹板打孔問題,在錨固點施工中打孔質量的優劣至關重要。為確保打孔質量,需準確設置孔位,保證孔眼順直。在準確放出孔位后,還需重視鉆頭跳動問題,避免產生孔位偏差。一般選取雙向對打法施工,此時極易產生錯臺現象,為減少后期穿錨固栓施工難度,必須做到孔眼順直。除此之外,應盡可能降低損壞附近混凝土的程度,最大限度減弱對梁體混凝土的影響。結束錨栓孔打眼作業后,為便于張拉施工,需及時做好鋼銷錨固孔施工。

3.4 滑塊及墊板施工

水平滑塊及楔形滑塊是滑塊的主要類型。因斜筋豎向分力影響,水平滑塊墊板始終位于受壓狀態,受力狀態對位置保持極為有利。為此,僅在梁底面位置粘貼環氧砂漿即可。施工過程中,應鑿去梁底混凝土,厚度約2cm,隨后將一層環氧膠液涂抹至混凝土表面,并通過環氧砂漿找平,最后在梁底部位利用臨時吊架粘貼支承板。橫擔、托板與麻繩是構成臨時吊架的主要成分。與此同時,還可在跨中梁底位置粘貼水平預應力鋼筋固定座,選取環氧水泥砂漿粘貼固定座之后,為保證施工安全,可將錨固螺栓設置到其底面、梁底馬蹄形上方。選取楔形滑塊施工過程中,需將U形承托板安設到橫隔板下緣位置。

3.5 安裝與張拉預應力鋼筋

體外預應力加固施工張拉作業前提條件為轉向塊、錨固塊混凝土強度及彈性模量滿足設計要求,且齡期在7 d以上的情況下才可施工。要求先做好穿索工作,嚴禁在地板上拖動穿索,需將拖輪設置到下方做好支撐工作。本工程選取分級張拉體外索,要求在整體張拉力的25%以內控制各級張拉力,完成張拉作業后,需及時檢測各項參數,如體外束伸長量、梁體控制截面應力等。如具體測量值和設計值之間誤差過大,需及時暫停張拉施工,找出原因,采取行之有效的措施予以處理后,才能再次進行張拉施工。

3.6 防腐處理

防腐處理主要用于預應力加固體系的金屬部件,如水平筋、支撐座與鋼絲繩等。根據相關要求,盡可能在張拉前結束防腐處理,如條件特殊,則可在張拉后完成防腐處理。要求在金屬加固桿件加固制作過程中,先將一層防銹漆等涂抹到上面,只有完成上述工作,才能實施下一階段施工。為防止桿件螺紋在運輸環節被破壞,需將黃油等材料涂抹到絲頭位置,且將塑料管套在上面做好保護工作。同時,應保證支座、支座墊板光潔度與設計規定相符。為避免雨水侵蝕金屬桿件,應指派專人做好保管工作。

完成所有張拉作業后,針對錨固板、墊板的凹槽問題,需及時選取水泥砂漿等材料填筑,避免銹蝕鋼墊板。如梁頂、梁端位置設有斜筋,還需進行混凝土封錨施工,最終鋪裝橋面。

4 結語

綜上所述,自改革開放以后,我國橋梁工程得到了極大發展。體外預應力加固技術在橋梁加固施工中的應用,可有效提升工程承載力,促使裂縫閉合,提高施工整體質量。

[1] 郭曉飛.淺析公路橋梁施工中體外預應力加固技術[J].中小企業管理與科技(中旬刊), 2015,(04)：184-185.

[2] 陳永剛.淺析公路橋梁施工中體外預應力加固技術[J].公路交通科技(應用技術版),2014,(08)：217-217.