體外預應力技術在連續梁橋加固中的運用

龐少亭

摘? 要：預應力技術為橋梁結構加固與承載力提升提供一種新興、有效的技術方法。文章結合連續梁橋工程施工的重難點，闡述體外預應力技術應用的必要性，并以某跨等截面連續梁橋加固為實例，擬定選用體外預應力技術。實橋試驗表明，該技術符合連續橋梁的力學性能要求，充分保證了工程結構的安穩性，符合工程現實需求。

關鍵詞：連續梁橋;加固技術;體外預應力技術;具體應用

中圖分類號：U445.7+2? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0169-02

新時期下，我國交通運行體系連續完善，各類交通運輸技術性能不斷改良，應用范疇也相應拓展。但是診斷公路交通中的橋梁施工，依然存在諸多問題，尤其是一些橋梁經長期使用后，其承載力與穩定性能持續降低。在這樣的情景下，加強相應橋梁加固技術改造具有很大現實意義，很多橋梁工程也陸續進行改造作業，體外預應力技術就是其中重要技術之一。

1 連續梁橋特征

目前國內大部分工程橋梁連續梁主要采用跨度為80m跨、64m跨箱梁，上述設施自體重量相對較大，在施工現場環境復雜多變、橋梁結構設計缺乏合理性等多種因素的作用下，為保證工程整體施工質量，經常采用現場澆筑法進行施工作業，此時工程施工難度進一步增加。

對橋梁工程沉降量嚴格控制的問題。相關施工規范對沉降量之間的差值做出了嚴格限制。這主要是因為靜不定結構、相鄰墩臺等結構勻稱性沉降量差值對工程施工的整體質量產生深刻影響，以及對施工技術的類型與應用形式產生影響的緣故。故此，在橋梁工程施工期間，一定要對各類參數進行嚴格把關，使其滿足外靜定結構的允許值，同時也要參照工程具體施工現狀并參照附加值對有關參數進行科學整改[1]。

2 工程概況

本橋梁工程施工設計方案是梁式橋中常見的三跨連續梁，主梁是用等截面混凝土箱梁構成的，同時利用橫隔板相連接方式增強其橫向剛度水平。橋面設置為雙向四車道。

因為該橋梁工程長期運行期間沒有得到良好維修與保養，以致各個結構、零件出現不同程度的破損，在對該連續橋梁整體檢查的過程中，發現混凝土箱梁腹板、底板分別出現斜向裂縫、橫向裂縫，且橫向裂縫穿過底板，腹板斜向裂縫廣泛覆蓋腹板[2]。與此同時，橋面也產生較明顯的位移，現場測量到的線型和原設計線型之間存在較大差異，中間75m主跨跨中下凹現象極為顯著，撓度為624mm;兩側跨跨中都朝上，50m、46.5m邊跨起拱幅度分別為7mm、18mm。此外，現場勘察過程中還發現該橋梁工程還滯留部分施工質量缺陷，例如箱梁混凝土表層存有蜂窩麻面、頂板底存有較多孔洞沒有封閉、部分區段混凝土脫落、底板與齒板維持存有鋼模沒有完全拆除。

3 體外預應力加固法

3.1 技術優勢分析

體外預應力技術在應用期間，將預應力索安放在梁的主體結構外，利用兩側的錨固及梁中的轉向裝備，和梁體連為一體。其是強化結構穩定性的最有效方法，當下在舊橋結構加固領域有較廣泛應用。預應力加固技術具有如下優點：（1）使用率高，布設過程靈活，可結合橋梁工程實況經整體或局部加固;（2）錨固構件規格相對窄小，能明顯提升結構的承載能力，能恢復結構受力狀態與設計線型;（3）和初始結構不會產生粘結，應力波動量小，有益于增強結構的受力性能;（4）可結合主觀需求調整或更換體外索，為使用期間維修與更換工作創造便利條件。結合本連續梁橋工程目前已經出現較大撓度、裂痕現象較為明顯的現狀，在選擇加固技術過程中，一方面要能提升其承載能力，另一方面也要促進原設計線型的恢復進程。體外預應力技術滿足了以上兩點要求，故此擬定應用該方法進行工程加工設計[3]。

3.2 加固過程

（1）布設體外預應力筋。為預防邊跨結構出現梁體上拱的現象，決定將預應力布設在梁體上端，直至中跨后部。為防止主梁跨中撓度過大與主梁下界應力過大的問題，可應用支點上部轉向塊與跨中兩點下部轉向塊的轉向力，促使主跨預應力鋼筋布設從支點上界緩緩轉移至跨中下界[4]。（2）鉆孔位置放樣。明確箱梁原底板鋼束所處方位后，對坐落在頂部及兩側的上錨固點進行施工，明確其穿出方位，預設在頂部穿出斜孔，保證其和力筋角度間的統一性。整體清除頂部及底部的混凝土，在鋼筋位置進行上錨固點施工，在以上施工作業中要確保錨固點位置存有較多的混凝土層。針對腹板結構的錨固施工作業，最大的難點是在腹板上進行的打孔工作，一定要確保鉆孔方位的精確度。若以上鉆孔和鋼筋施工存在沖突，建議適度對鉆孔方位進行調整，均可處于箍筋內側。結合工程施工設計圖紙，在新增設齒板部位鉆孔，并保證鉆孔深度和錨筋敷設深度的一致性，孔位應與構造筋存在一定間距，孔道要筆直，并清除孔內雜物，保證其潔凈度與干燥性[5]。（3）植筋施工。利用結構膠將植筋植入至孔內。去除錨筋表層的銹跡，把其緩慢的插放到孔道底部，并旋轉鋼筋，以促使結構膠由孔口溢出，盡可能排出孔中空氣，并清除多余的膠質，在以上工序整體結束后，科學養護。（4）施工齒板混凝土。在混凝土澆筑作業前期，建議清理橋梁結構表層上的混凝土，繼而嚴格依照工程施工設計圖紙安裝模板，澆筑混凝土形成齒板后，進行合理養護。（5）體外預應力束下料與穿束。結合體外預應力極限應力、整個橋梁工程的受力與變形等多種因素，結合測算結果明確預應力束下料長度。應用手工穿束方法，穿束施工結束利用人為牽引方式將其順直，錨固端外露長度務必和張拉工藝規定相一致[6]。（6）體外預應力束張拉。對預應力束給予張拉措施。利用超張拉式數次張拉法降低由張拉次序誘發彈性壓縮的損失量，直到所有鋼束達到有效設計值為止。本工程體外預應力束的張拉作業共劃分為三次，前兩次只對張拉中跨處預應力進行牽拉，第三次進行整體張拉。在張拉施工作業過程中，應密切觀察新增設齒板及原裂縫，若有異常情況建議立即停止張拉工序，同時探查異常狀況的成因。預應力筋應用張拉控制應力相對較小，可做出如下解釋：a.體外預應力結構中預應力的損耗量明顯小于體內筋，因為體外預應力筋在正常應用時不能長時間處于高應力狀態，所以張拉控制應力應處于較低水平。b.預應力筋長時間運行時應力相對較低，有利于提升橋梁結構受力狀態下的安穩性。c.應力偏低有助于降低小結構應力腐蝕發生的風險。（7）灌裝、封錨。張拉工序結束后，就進入到對預應力束孔道壓漿與封錨流程。綜合以上論述的內容，發現體外預應力加固方法施工工藝流程繁多，但均屬于預應力施工范疇中，整體來說施工難度不高，可順利完工。

3.3 加固結果

在應用體外預應力技術加固橋梁工程過程中，需對主梁關鍵位置分別觀測撓度與應力指標。

綜合研究中的數據，發現經前兩次張拉后，主跨跨中上撓，體外預應力第3次施加以后，主跨跨中縱向連續上撓，完美的抵除了局部結構下撓產生的負面影響，明顯提升了結構剛度水平，與此同時邊跨跨中撓度數值有一定增加幅度，削弱了邊跨上撓產生的影響。整體分析，體外預應力在橋梁修復施工期間的應用，有利于恢復結構設計線型;再次檢測連續梁橋外表面時發現，體外預應力加固技術對連續梁橋表面裂縫閉合過程有一定促進作用[7]。

針對各跨跨中斷面，在體外預應力的作用下，結構各關鍵點都處于無縱向拉應力的運行狀態下，并且壓應力體現出充足性;因為在修復施工作業期間主跨跨中預應力增加的幅度相對較大，所以壓應力冗余量也相對應增大，最大值為1.19MPa，這和后續結構受力大小分布狀況相一致，因此本橋梁工程體外預應力加固設計方案科學、合理。本文只對1個斷面應變測點數據變化情況做出如下統計（見表1）。

表1 斷面A應變測點數據變化情況統計結果（MPa）

4 結束語

盡管目前我國交通網絡建設基本完善，但是在局部地區還滯留一些問題沒有被處理。國內很多橋梁工程是歷史遺留的產物，對促進國民經濟發展具有明顯價值，加強對舊橋梁的修復、加工作業，能明顯降低該類工程重建、拆除過程中浪費大量資源的問題，同時明顯延長了橋梁工程的使用壽命。本次研究中所采用的體外預應力施工技術具有難度低、能有效恢復橋梁工程具備設計線型等優勢特征，值得廣泛推行與應用。

參考文獻：

[1]方德平.體外預應力連續梁動力性能的能量法二階分析[J].振動與沖擊，2018，37（17）：135-140+154.

[2]李鳳影，黃海云.某預制節段式連續梁橋設計方案的比較分析[J].廣東建材，2018，34（09）：48-51.

[3]李滿來.體外預應力加固橋梁轉向塊混凝土配制研究[J].世界橋梁，2018，46（04）：88-91.

[4]王技，鐘海輝.某跨鐵路連續梁橋病害分析與加固技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（07）：203-205.

[5]梅應華，胡可，陳亮，等.全體外預應力節段預制拼裝箱梁橋震害研究[J].橋梁建設，2017，47（06）：54-59.

[6]王京杭.體外預應力技術在某連續梁加固施工中的應用[J].現代交通技術，2016，13（06）：72-75.

[7]孔德偉.預應力新技術在連續梁橋施工中的應用[J].民營科技，2014，14（5）：144-144.