基于體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固中應(yīng)用的思考

張昭海

（深圳市路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518001）

在國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展背景下，公路交通在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中開始占據(jù)著越來越重要的位置，公路交通中橋梁成為重要的連接手段。但是在長時(shí)間運(yùn)行下，橋梁的穩(wěn)固性很可能受到影響，如果直接將橋梁進(jìn)行報(bào)廢處理，必然會產(chǎn)生巨大的資源浪費(fèi)，所以在橋梁建設(shè)階段，更需要加強(qiáng)對各項(xiàng)措施和手段的應(yīng)用，意在提升工程質(zhì)量。但是公路橋梁長時(shí)間在自然環(huán)境下運(yùn)行，很可能發(fā)生不同程度的損壞，如果不及時(shí)對橋梁進(jìn)行加固處理，很可能直接影響橋梁安全，甚至威脅群眾生命安全。為此，本文就將對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固中的應(yīng)用問題展開詳細(xì)研究，希望對橋梁工程健康發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)和幫助。

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

在后張預(yù)應(yīng)力體系中對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的劃分，是當(dāng)前無粘接技術(shù)中的關(guān)鍵組成。這種方式可以將混凝土截面之外的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行有效張拉，借助轉(zhuǎn)向塊和體外端部錨具對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力傳輸[1]。和其他技術(shù)相比，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的自重較輕，工作人員無論是對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行維護(hù)還是更換都具備較強(qiáng)的方便性，加之工程工期較短，在混凝土耐久性影響下，質(zhì)量優(yōu)勢更為顯著。所以，在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢

混凝土材料性質(zhì)較為顯著，強(qiáng)度較高且抗壓能力較強(qiáng)，但是需要注意的是，混凝土抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有限。如果混凝土材料受拉或是受彎，即便是預(yù)應(yīng)力比較小，仍然可能引發(fā)開裂問題[2]。常規(guī)的板和梁結(jié)構(gòu)，往往在受彎狀態(tài)下存在，通常在沒有很大彎拉應(yīng)力作用在鋼筋上時(shí)，彎拉區(qū)仍然會出現(xiàn)裂縫問題，在嚴(yán)重發(fā)展下很可能出現(xiàn)鋼筋裸露，甚至材料腐蝕問題。因此為有效進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)加固，避免出現(xiàn)上述問題，就更需要加強(qiáng)對這類橋梁體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用。在體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用過程中，可以有效實(shí)現(xiàn)對橋梁性能的提升，具體效果表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①橋梁主體承載力提升，實(shí)現(xiàn)了力的分布狀態(tài)改進(jìn)。在梁的下部進(jìn)行預(yù)應(yīng)力增加，可以實(shí)現(xiàn)對梁上部荷載作用力進(jìn)行平衡抵消，有效降低拉應(yīng)力；②在提升剛度基礎(chǔ)上，降低梁體變形概率，在縮小擾度基礎(chǔ)上對運(yùn)行期間的車輛舒適性和安全性進(jìn)行保障[3]；③在對鋼絞線進(jìn)行靈活調(diào)換過程中，能有效適應(yīng)加固基處理方案的工作要求。在進(jìn)行橋梁工程加固過程中，借助合理轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的幫助和錨固系統(tǒng)進(jìn)行選擇，在切實(shí)提升張拉次數(shù)背景下，為車輛安全行駛提供穩(wěn)定保障。

3 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)不足

雖然當(dāng)前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)有了較為顯著的發(fā)展，但是在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)中仍然存在很多不足，最常見的問題表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，錨固塊和轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)置缺乏合理性。其次，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計(jì)不合理引發(fā)預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)大量損失問題，增加了工程結(jié)構(gòu)施工復(fù)雜性。最后，結(jié)構(gòu)外露面沒有進(jìn)行平整處置。在這一環(huán)節(jié)中需要格外注意體外索防火和防腐等耐久性問題[4]。

4 在橋梁加固中對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

4.1 具體加固技術(shù)概述

（1）縱向施工法。所謂縱向施工法指的就是將預(yù)應(yīng)力施加在橋梁工程中，和橫向張拉法的作用相似，將預(yù)應(yīng)力拉桿鋼筋放置在底部，對鋼筋兩端進(jìn)行拉起處置，之后在梁的頂端或是腹板位置進(jìn)行錨固處置，在順應(yīng)頂梁或是底梁要求后完整縱向張拉要求。所以，在降低梁的剪力過程中可以發(fā)揮較為顯著的優(yōu)勢作用，是對橋梁抗剪能力進(jìn)行提升的重要手段。

（2）橫向張拉法。如果橋梁兩端的距離比較小，就可以使用此種方法，主要施工方法為：將拉桿在橋底兩側(cè)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)部分預(yù)應(yīng)力存在于梁體內(nèi)部基礎(chǔ)上，額外進(jìn)行重力支撐，實(shí)現(xiàn)對橋梁安全性的穩(wěn)定提升。在兩端任何一頭拉近拉桿并彎起，及時(shí)將U型錨固板和拉桿進(jìn)行焊接處理[5]。

（3）豎向頂撐法。此種施工方法主要就是在梁端底部進(jìn)行U型錨固板安置。具體操作方法為：將粗鋼筋拉桿按照梁的底部進(jìn)行設(shè)置，在錨固板上進(jìn)行拉桿梁端的焊接處理，將張緊夾具設(shè)置在梁跨徑的1/4位置上，同時(shí)在梁腹板承托架位置進(jìn)行安裝，通過此種方式實(shí)現(xiàn)對梁底面和鋼筋拉桿所用的鋼筋混凝土砌塊進(jìn)行穩(wěn)固處置，在有效進(jìn)行鋼筋拉桿穩(wěn)固處置的過程中，將張拉力控制在合理范圍內(nèi)。在實(shí)際工作中無論是借助哪種方法，都需要對裸露的結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)注，如果出現(xiàn)銹蝕情況很可能對加固效果造成負(fù)面影響，因此除了要按照相關(guān)工作規(guī)范進(jìn)行加固處置之外，對于其他重要結(jié)構(gòu)也要定期進(jìn)行監(jiān)測和研究，只有這樣才能保證橋體整體安全性得到穩(wěn)定提升[6]。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)成概述

（1）管道施工。一般有一層管道在鋼絞線外側(cè)進(jìn)行包裹，這一工作的主要目的就是對外界因素的影響進(jìn)行最大限度降低，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力索強(qiáng)度的穩(wěn)定提升。可以用鋼材材料進(jìn)行管道制作，在對管道進(jìn)行包裹之前，需要提前將防腐有機(jī)材料涂抹在鋼絞線上。在具體施工環(huán)節(jié)中，還要將管道增加到混凝土梁的內(nèi)部，通過此種方式根據(jù)管道對鋼絞線要求完成錨固技術(shù)處理。

（2）灌漿施工。在需要加固的橋梁材料特征背景下，還需要選取合理的灌漿材料，一般情況下，會對水泥砂漿進(jìn)行大面積應(yīng)用。但是如果結(jié)構(gòu)稍有離散的趨勢，就需要借助油脂等非剛性材料，因?yàn)樵跇蛄杭庸讨袝婕岸啻螐埨螅椭膽?yīng)用可以有效降低摩擦，必要情況下可以實(shí)現(xiàn)對拉伸材料的合理更換[7]。

（3）具體施工工藝。目前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，特別是梁氏橋梁加固對這類技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用更是可以獲取顯著效果。在施工過程中，主要加固原理是：借助一定預(yù)應(yīng)力對梁下部的施加，實(shí)現(xiàn)梁體上拱，實(shí)現(xiàn)對上部壓力的抵消平衡處理，在撓度降低的背景下，實(shí)現(xiàn)承載力的穩(wěn)定提升。根據(jù)不同施工要求，還可以在施工中進(jìn)行必要調(diào)整：①將預(yù)應(yīng)力在拉桿作用下進(jìn)行梁體施加。在施工環(huán)節(jié)中，工作人員根據(jù)施工項(xiàng)目要求，及時(shí)進(jìn)行縱向和橫向方式選擇，從而進(jìn)行拉桿收縮方向和位置的調(diào)整，這也是當(dāng)前兩種方法的主要差異。只有以此為前提，才能實(shí)現(xiàn)對技術(shù)手段的合理應(yīng)用和選擇；②在梁體上方進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加。可以對鋼絲鎖和錨墊板等材料的合理選擇。目前施工環(huán)節(jié)中主要應(yīng)用的錨固方式為：在T型梁翼緣板將預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行穿引，之后在梁頂進(jìn)行延伸達(dá)到錨固要求。

5 橋梁工程中對于體外預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用前景

目前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在幾十年的發(fā)展過程中已經(jīng)趨于完善，體外預(yù)應(yīng)力加固方法也逐漸實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化發(fā)展。雖然當(dāng)前體外預(yù)應(yīng)力中的鋼束用量明顯多于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，但是基于其幅度較大削減了箱梁腹板尺寸，降低了混凝土用量，因此也大大節(jié)省了下部結(jié)構(gòu)的工程量。最關(guān)鍵的在于，借助體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的橋梁施工方法和施工速度等都將直接反映經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，這也說明體外預(yù)應(yīng)力可以實(shí)現(xiàn)對節(jié)段施工優(yōu)勢的展現(xiàn)[8]。在應(yīng)用預(yù)制節(jié)塊組拼環(huán)節(jié)中，上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)動工，在提升施工速度的基礎(chǔ)上，大大保障了施工周期和質(zhì)量問題。在成橋后可以有效進(jìn)行體外索監(jiān)測和維護(hù)，幫助工作人員精準(zhǔn)掌握橋梁具體使用情況，是對后期成本進(jìn)行節(jié)省的重要手段。在對體外預(yù)應(yīng)力施工過程中，對周圍環(huán)境的影響通常集中在橋墩位置。至于場地清潔方面，不會發(fā)生嚴(yán)重的城市污染，對于現(xiàn)行交通領(lǐng)域產(chǎn)生的影響也比較小，對于城市高架道路建設(shè)和輕軌交通的健康發(fā)展有著重要影響，這也意味著在新建橋梁中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是最關(guān)鍵的施工技術(shù)形式。

我國地域遼闊，是世界上橋梁建筑發(fā)展比較早的國家了，有著悠久的建橋歷史。在全國幾十余萬的公路橋梁中，危橋數(shù)量很多。這也說明橋梁加固工程的開展十分必要且緊迫。雖然當(dāng)前加固方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多樣化發(fā)展，但是體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)憑借優(yōu)勢顯著越來越成為加固設(shè)計(jì)方案的首選技術(shù)，并且基于該技術(shù)的應(yīng)用加強(qiáng)了對新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，所以必然具備更為廣闊的發(fā)展前景，需要施工人員進(jìn)一步開發(fā)和探索。

6 結(jié)語

綜上所述，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)特征具備較強(qiáng)的靈活性特點(diǎn)。和傳統(tǒng)橋梁加固法相比，該技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況的改進(jìn)，有助于結(jié)構(gòu)安全性能的穩(wěn)定提升。此外，該加固技術(shù)的應(yīng)用不會對原有交通情況造成影響，不僅可以實(shí)現(xiàn)全梁加固，還可以局部加固。但是任何技術(shù)的應(yīng)用都存在或多或少的問題，所以在橋梁加固施工中，施工人員也要加強(qiáng)對橋梁實(shí)際情況的分析，確保技術(shù)在應(yīng)用中可以發(fā)揮顯著優(yōu)勢基礎(chǔ)上，才能為工程整體優(yōu)化和進(jìn)步提供有效幫助，實(shí)現(xiàn)我國道路橋梁工程的健康和可持續(xù)發(fā)展。