高速公路橋梁加固中預應力技術的應用

康 剛

(山西路橋集團隰吉高速公路有限公司，山西 晉中 030600)

1 預應力技術的應用優勢

1.1 改善原結構受力，減少摩擦損失

高速公路橋梁加固中運用體外預應力技術，在較小增加自重基礎的同時，可以顯著改善橋梁原結構的受力情況，簡化預應力筋曲線，同時可以將摩擦損失控制到最小。

1.2 有利于日后對于橋梁的檢查與養護

預應力加固技術是在橋梁混凝土外布置預應力索，此種加固法對于施工作業人員今后的定期檢查與養護十分方便，同時對橋梁的運營和正常使用不會產生影響，可以永久性提升橋梁的負荷，使橋梁發揮更大的社會效益。

1.3 預應力筋與混凝土相互獨立

在使用預應力加固技術時，預應力筋與橋梁混凝土并非處于黏結狀態，而是保持相互獨立，在承受交通負荷時，預應力筋會單獨承擔一定的負荷應力，減輕了混凝土及橋梁自身結構所承受的負荷，使橋梁的負荷承受能力獲得有效提升。

2 高速公路橋梁加固中常見的體外預應力技術類型

2.1 體外預應力鋼絲束加固

體外預應力鋼絲束加固是常用的預應力技術類型，是將拋物線形的預應力鋼絲束設置于梁肋的側面，同時采取措施固定預應力鋼絲束。將間隔定位箍圈設置于梁的底部位置，確保間隔距離在60 m左右，在梁頂進行鋼絲束的錨固作業，使梁頂具有預應力，從而提升橋梁的承載能力。

2.2 下撐式預應力拉桿加固

當橋梁下部的空間足夠大時，可以使用下撐式預應力拉桿加固法。施工方法是在橋梁的下方設置預應力粗鋼筋拉桿，將粗鋼筋拉桿固定于兩端的第二個橫隔板上，以此操作來使支撐點的位置得到改變，一定程度上調整拉力，使橋梁的實際承載能力得到進一步的增強。下撐式預應力法主要包含以下三種。

(1)豎向頂撐張拉法

此技術需要將U型鋼錨固板合理地設置于高速公路橋梁底端，施工作業人員還需根據橋底部實際情況設置粗鋼筋拉桿，要確保粗鋼筋拉桿的兩端都牢固焊接于錨固板，將張緊夾具分別安裝于橋梁跨結構中心與整體跨徑的1/4處，從而將預應力有效地施加在鋼筋拉桿上。豎向頂撐張拉法可以固定鋼筋拉桿，確保張拉力的穩定性，獲得理想的加固效果。

(2)橫向收緊張拉法

如梁的兩端距離比較短，可以使用橫向收緊張拉法。將粗鋼筋拉桿設置于梁肋底面兩側，然后再用兩層布設置方式，在拉桿靠近兩端一頭處將粗鋼筋拉桿彎起，隨后把之前固定于兩端位置的U形錨板與彎起的粗鋼筋拉桿焊接在一起，使焊接的穩定性得到保障，用鋼筋支撐彎起的拉桿，建立螺栓與撐棍，實現橋梁的受力，使體外預應力施加于橋梁上。

(3)縱向張拉法

該技術的本質是利用預應力筋里的軸線對橋梁施加相應預應力，將預應力拉桿粗鋼筋設置于橋梁底部，把兩端彎起的鋼筋錨固于腹板處或者梁的頂部，使錨固的穩定性得到保障，隨后進行縱向張拉作業，使橋梁的實際抗剪力得到顯著提升，同時有效提升橋梁的穩定性與負荷承載能力。

3 高速公路橋梁加固中預應力技術的應用

3.1 體外預應力技術的結構體系

在對高速公路橋梁使用體外預應力加固技術時，需要先完善預應力結構體系，預應力結構體系較為復雜，主要包含體外預應力索、體外轉向裝置、體外索錨固系統、體外索防腐系統等幾個部分。

體外預應力索：由外保護套及鋼絞線束組成，其中鋼絞線束有環氧涂層鋼絞線、EP單根無粘結鋼絞線等。后者的外徑比較大，前者的防腐性能非常好，在惡劣環境下經常被使用。

體外索錨固系統：該系統在體外預應力體系中有著十分重要的作用，系統中錨固構造里的錨具分為可換錨具與不可換錨具。前者是由端頭保護套、HDPE管、減震塊、墊板、密封灌漿筒、工作錨板、保護套、螺母等零件構成，后者由防損襯套、HDPE管、轉向管、轉向裝置、預埋鋼管、工作錨板、錨墊板等零件構成。

體外索轉向裝置：分為鋼結構與鋼筋混凝土結構兩種形式。后者在高速公路橋梁體外預應力加固中的應用比較常見，在進行鋼筋混凝土結構轉向作業時，部分作業人員會采用橫隔板施工形式(自重大，承載力也相對較大)，部分作業人員會采用鞍座塊式施工(應力分布較為復雜但自重比較輕)。

體外預應力體系防腐系統：體外預應力體系防腐系統通常在工作人員對施工區域的防腐可靠性進行檢測時使用，也常被應用于體外預應力技術在高速公路橋梁加固中使用。

3.2 高速公路橋梁加固中體外預應力技術的作業流程

體外預應力加固技術在高速公路橋梁加固中的作業流程如下。

首先，在對原有的高速公路橋梁進行預應力技術加固時，需要先對高速公路橋梁結構的承載力進行檢驗。在進行檢驗工作時，應主要進行荷載試驗，再計算出應增加的預應力程度，對橋梁進行相應的加固，確定科學、合理的加固方案與對策。

其次，在確定原有橋梁結構承載力后，作業員要通過體外預應力加固技術對橋梁的安全隱患部分進行加固，以此來使橋梁的受力情況改變，提升橋梁的承載力。施工時需布置好體外預應力鋼束，再對錨固點位置、轉向裝置的選擇、張拉控制應力等細節進行確定，通過科學、有效的方案和對策處理橋梁的病害。除此之外，作業人員還需要對原有橋梁結構的病害情況進行評估與分析，根據實際情況選擇鋼束、線型、束界等，使高速公路橋梁的加固效果達到最佳。

再次，在加固施工作業時，應防止人為操作失誤，預應力施工過大等情況，換句話講是要強化加固過程的監督與檢測工作，使加固施工中常常出現的問題得到有效避免，從根本上防止加固時異常問題的產生。

最后，在開展完加固施工后，需要再一次使用荷載試驗法來對加固效果進行評估，要確保橋梁加固的承載力和剛度達到設計與加固要求，推動橋梁的運營效果，防止再次出現安全隱患，只有如此，才能真正提升橋梁的荷載運營能力。

4 結束語

綜上所述，隨著施工技術的發展與進步，越來越多科學、先進的技術將應用于高速公路橋梁施工中，體外預應力加固技術就是其中之一。體外預應力加固技術適用于無法封禁交通的橋梁工程中，將橋梁安全隱患對于交通的影響降到最低，同時有效提升橋梁的運營能力，推動地區交通運輸的發展。