公路橋梁施工中體外預應力加固技術

吳志昌

（廣深珠高速公路有限公司，廣東 東莞 523925）

我國的公路橋梁結構相關規范里有多種加固技術方法及其適用范圍的介紹，不少技術都面臨淘汰和升級，而體外預應力加固技術在預應力技術體系中較為突出，現在多作為一種單獨的技術用于橋梁改造和修復工程，通過轉向塊和體外端部錨作用于橋梁和建筑結構及結構加固補強之中，體外預應力鋼筋施工簡單，加固效果好，在橋梁工程中應用廣泛，可以大大增加橋梁的承載力，還可以預防病害問題的出現和擴大，對交通的影響也較小。

一、體外預應力加固技術

（一）加固方法

體外預應力加固法是通過鋼-預應力組合結構，在橋梁架構本體外施加預應力，其原理與懸索結構相似，橋梁結構內部對鋼束錨固區域設置高強鋼絞線作為“懸索”，在結構本體之外設置轉向塊，順著梁體長度方向，等間距設置撐桿。在加固過程中，通過預應力筋對梁體提供預應力，通過撐桿將預應力轉換成反向荷載作用于加固梁，由此提高梁體承載力，達到加固梁體的作用。

（二）加固機理

我國的公路橋梁大多是鋼筋混凝土結構，采用體外預應力加固的時候，其效果與受力面積及頻率、混凝土截面面積等因素有著密切的關系，通過體外預應力鋼筋對梁體施加預壓力，加固后應力筋的參數及承載能力等會發生改變，因此可據此調控體外預應力，合理提升公路橋梁結構承載性。該過程利用了等效荷載的概念：第一，在加固梁中施加的外力自成平衡體系；第二，加固體系對梁體產生反向彎矩和反向剪力，抵消原梁承受的彎矩荷載。此外，被加固梁由受彎構件轉為偏心受壓構件，在發生偏移的條件下通過二次效應力改變橋梁結構的受力面積及荷載等，從而提高了原梁的承載力。

二、公路橋梁施工中體外預應力加固技術優勢

（一）交通影響較小

一般公路橋梁的維護需要半封閉或全封閉施工，根據維護工程規模，時間會持續一周或幾個月不等，對城市的正常交通產生影響，容易造成交通事故。而體外加固技術耗時較短，且基本上沒有必要嚴格禁止雙向交通，可以在對交通影響很小的情況下快速完成作業，盡快恢復正常交通秩序，減輕對出行造成的不便。

（二）加固效果佳

體外預應力加固方法預應力筋布置簡單，無需過多的施工機械設備和施工人員，可以結合現場實際需求靈活微調，無需增大斷面，且增加恒重不多，施工工序較為簡單，方便快捷，又能達到有效加固的目的，將橋梁結構外部的小裂縫減到最小，工程工期較短，造價較低。

（三）后期維護簡單

預應力筋的保養和檢查方便。當主橋改造工程完成維修后，在早期和后期的維護檢查階段，可以有效監測預應力混凝土鋼筋是否腐蝕或斷裂，及時發現公路橋梁上存在的各種問題。由于維修和更換較為方便，能夠及時有效地修復，確保主橋的總體結構性能滿足工程建設的需求，進一步提高公路橋梁的安全性和穩定性，促使其更好地為出行者提供安全高質量的交通運輸服務。

三、公路橋梁施工中體外預應力加固技術開展流程

（一）檢測分析

首先要做好加固施工前的準備工作，全面檢測整個橋體，了解破損位置、原因和程度，分析橋梁耐久性和承載力所產生的影響。根據前期勘查結果科學地計算和評估，并結合公路橋梁工程的建設情況擬定調查報告，力學性能試驗和計算書。以此作為體外預應力加固施工方案的制定依據，做好施工進度計劃和組織設計，以預期的加固效果為目標規范施工，保障施工效果，并盡量做到節約成本。

（二）放樣定位

放樣定位主要是為了確定最佳的錨點位置，完成錨點的總體規劃，具體操作有兩種方式：第一種是依據錨固支座的位置及滑塊墊板確定，經過測量，標記出錨固中心到墊塊中心、跨中位置的距離，并在梁底繪出墊塊標記，將螺栓孔洞的位置標出；第二種是依據錨固點定位，當斜筋上的錨固點處在梁頂、梁端面時，可以將電動單梁起重機壁用作縱軸的伸出點，保持梁表面和混凝土梁的垂直狀態，采用專用的測量工具先測量錨點與橋頭之間的距離，再沿縱橋位置測量相應的錨固點與橋梁端實際距離。此外，為了防止公路橋梁主橋鋼管結構造成損壞，當梁頂板、腹板等存在受力筋時，需要調整錨點的最佳位置。

（三）設置錨固點

錨固點需要結合施工現狀合理設置，例如當錨固點位于梁頂或橋頂時，必須仔細設計公路橋梁斜筋穿出的位置，并據此設計橋面板或梁頂面上的水平孔。錨固點的設置與很多因素都有關系，需要認真做好復檢，及時調整。此外,確定錨固點后，要鑿開錨板處的混凝土板，利用鑿巖機，將鉆頭中心與錨定點對齊，完成鉆孔操作，并清理碎屑，通過混凝土砂漿、涂環氧膠溶液等，使錨定板的外表面與梁頂部的外表面平行，利用水泥混凝土保護層來保護錨定點。

（四）安裝與張拉預應力筋

安裝前要詳細檢查主要工程錨固部分的狀態，在確保錨點固定牢靠、螺栓擰緊、水平滑塊固定、水平鋼筋位置正確后，結合公路橋梁工程施工的實際情況選擇合適的張拉法按照規范要求安裝，控制預應力鋼筋的曲線形狀，確保預應力值、伸長率等滿足設計及規范要求。

目前有以下幾種預應力張拉法：一是橫向收緊張拉法。將預應力鋼筋安裝在梁體下邊緣，在梁端彎起，在預應力鋼筋水平段的中點收緊對稱鋼筋，由此產生預應力。二是縱向張拉法。在梁底布置預應力鋼筋，在導向塊的位置彎起，順著梁頂張拉。三是豎向張拉法。將預應力鋼筋對稱布置在梁肋兩側，在預應力筋中部豎直向上張拉。

（五）壓漿施工

作為體外預應力加固施工的最后一步，也是其中非常關鍵的一步，為了保證技術實施質量，張拉完成后的24小時內必須通過相同施工條件下的模擬試驗，確定壓漿密度、壓漿設備工作時的相關參數，確保其符合實際施工要求。同時，為了更好地控制壓漿施工質量，一般采用手動壓漿機，控制好壓漿時間和穩定性，從而達到合格的壓漿密實度質檢指標，滿足加固壓漿施工的質量要求。

四、結語

體外預應力加固技術在橋梁加固中具有良好的加固效果，作為一種應用優勢較為突出的橋梁加固改造技術，可以快速恢復公路橋梁使用狀態，強化橋梁的承載能力，提升橋梁工程的質量，減緩橋梁的老化時間，并且從工程建設角度來說，工期和工程造價都更容易控制，施工更容易開展，投資綜合效益更明顯。