預應力技術在路橋施工中的應用

唐智威

（四川公路橋梁建設集團有限公司公路二分公司，四川成都 810000）

隨著路橋工程建設的發展，預應力技術應用日益普遍，對加固橋梁結構具有重要作用。在預應力技術施工中，須準確把握施工要點，科學解決連續橋梁的病害問題，充分發揮預應力技術優勢。

1 建立完善的預應力結構系統

從整體上分析，路橋預應力結構系統主要包括錨固系統、減振系統和轉向系統，應優化路橋結構與抗裂性，可增強路橋承載能力、耐久性，并完善三大系統的性能。錨固系統分為更換式系統、永久式系統，系統需要的工具包括錨具、錨固塊與鋼墊板；更換式系統結構組合包括工作錨板、錨墊塊、螺旋筋、襯套、預埋鋼管、防損襯套、HDPE管、轉向管、轉向裝置；永久式系統結構組合包括保護罩、工作錨板、螺母、墊板、密封漿筒、預埋鋼管、減振塊、端頭保護套、HDPE管、轉向管、轉向裝置。

1.1 錨固系統

設置更換式系統結構時，應避免錨具與混凝土形成黏結。更換式系統結構可細分為可換調、可換不可調兩種形式，前者在張拉預應力的過程中會留取適量的預應力索長度，以實現再次張拉和放索。采用可換調形式的過程中需要使用油脂、石蠟做好灌漿處理作業。不可換調形式在張拉預應力的過程中，不會留取預應力索長度，且不降低索力。在運用普通鋼絞線的過程中，通常使用油脂或石蠟實施灌注，若鋼絞線屬于無黏結型，需要采用水泥漿進行灌注。

永久式系統結構指當預應力筋索力錨固后不再發生改變，且不更換錨具，錨墊板、預埋管道和混凝土結構為一體的結構形式。永久式系統結構組合形式在轉向裝置內部安置單管式鋼管，再進行灌漿使漿體形成黏結，完成錨固作業后，使用混凝土或環氧樹脂實施封錨，避免發生水蝕等問題。

在路橋預應力加固施工中，錨固裝置較為重要。在開展預應力筋張拉作業時，錨固塊會承擔張拉力。同時，通過將錨固塊與梁體穩固連接，將加固力轉移給梁體結構，錨固塊穩定性、承載力與路橋預應力密切相關。在當前路橋預應力施工中，為了檢驗錨固塊的穩定性、可靠性，應將試驗與有限元模型相結合，分析設置錨固塊體系結構的有限元模型，以獲取該體系結構、相連接的梁體力學性能與應力分布效果。通過設計錨固塊模型采取物理試驗，以研究錨固塊的承載力、應力，對比分析有限元模型數據，確定錨固結構安全性能。若未達到標準要求，需要改進錨固塊的設計方案。同時，應做好錨固塊的全方位探傷檢測，觀察其在施工中的應變。

錨固塊的材料分為鋼錨、混凝土錨，前者主要應用于大跨度橋梁施工、多根預應力束的橋梁加固施工中，其構造包括錨栓、橫向加勁肋、縱向加勁肋、端部承壓板、底板等，并具有工藝簡便、承載能力與抗疲勞能力強、附加橫載力小等優勢；后者適用于小跨度橋梁施工和少數預應力束的橋梁加固施工，具有黏結性與抗腐蝕能力良好、造價低等優勢。

1.2 減振系統

減振系統可減少振動對橋梁結構的破壞，優化該系統功能應做好振動設計工作，控制橋梁自振頻率、梁體外預應力束固有頻率、外動力荷載頻率，其頻率值須具有差異性，避免出現共振的現象。

路橋面出現的病害問題，應使用就地再生瀝青進行修復。在配置瀝青集料的過程中，工作人員應做好瀝青舊料分析工作，根據分析結果合理界定集配比，準確計算舊瀝青混合集料和新瀝青集料的加入比例。針對SMA-13瀝青原材料，其試驗分析方法包括離心分離法、射線法、燃燒法、脂肪器法等，舊瀝青材料存在較大的變異性。通常采取6次試驗，將瀝青材料油石比控制在6%左右。若試驗結果的變化無較大差距，表示材料性質可靠。

舊瀝青集料經過車輛的長期碾壓，會存在細化與破碎問題，在加熱處理中需要加入定量的粗集料，以優化集配比。在新瀝青集料配置過程中，應加入適量的玄武巖、機制砂和破碎的鵝卵石。在新舊材料拌和過程中，應嚴格控制兩者的毛體積相對密度、表觀相對密度、表干相對密度、吸水率等。

1.3 轉向系統

在設計轉向系統轉向裝置結構的過程中，應根據實際需求，將裝置承載區設置為承壓型、剪切型。承載型是將路橋體外的預應力束產生的力轉接給既有梁，該結構適用于箱形截面梁、T形截面梁、矩形截面梁等橫向加固作業。剪切型轉接力的方式與承載型相似，僅適用于箱型截面梁縱向加固作業。

在實施體外張拉作業時，轉向裝置結構、既有梁的接觸區域會產生剪力，應緊密結合體外預應力做好轉向裝置設計工作，并嚴格控制轉向塊施工質量，根據實際需要將轉向裝置構建為肋板式結構、塊式結構、橫隔板式結構。

2 優化預應力束的布置方案

2.1 優化箱內布置與箱外布置方案

為了完善預應力束布置工作，應結合箱梁結構優化箱內布置與箱外布置方案，以增強路橋抗腐蝕能力、耐久性，維護路橋安全質量。

（1）在增加多跨橋預應力過程中，應將預應力束布置在多段梁；

（2）在橋梁加固過程中，應重點分析橋梁原受力形式、病害問題，科學布置預應力的線型；

（3）在錨固裝置、既有橋梁連接處，布置預應力束過程中，應重視預應力集中的問題，將錨固設施放置在橋梁剛度較高區域。

2.2 重視抗裂控制處理作業

工程人員應高度重視抗裂控制處理作業，不斷加固預應力混凝土結構，以增強路橋荷載力。路橋施工受荷載作用的影響，其橫向方向、豎向方向會共同承擔受力，以控制預應力混凝土施工效果。在施工過程中，應有效應對混凝土裂縫的問題，做好張拉控制作業，固定預應力筋，徹底清除表面雜質，并對鋼絞線進行固定。

施工人員應做好混凝土澆筑、養護作業，及時修復裂縫，以有效維護預應力混凝土結構完整性。針對被腐蝕、被破壞的路橋面層、預應力混凝土結構層，應借助再生瀝青施工技術進行修復。制備再生瀝青集料時，應按照再生瀝青常規指標，通過試驗嚴格控制再生瀝青的針入度、軟化點、延度、最佳摻量。

（1）針入度可表述瀝青集料黏稠度，試驗中將探針與特定荷載作用相結合，控制相關溫度、時間，探針貫入深度即瀝青針入度，單位為0.01 mm。瀝青針入度數值越小，其黏稠度與硬度越高；針入度數值越大，瀝青黏稠度與硬度越小。試驗結果表明，再生劑摻入量越多，再生瀝青集料針入度數值越高，兩者呈正相關關系，再生劑對老化瀝青具有軟化作用，可有效降低瀝青黏稠度。

（2）軟化點可反饋瀝青集料對溫度的敏感性、高溫狀態下的穩定性，瀝青集料的軟化點升高，能夠提升其高溫狀態下的穩定性，進一步增強抗車轍能力。當再生劑摻入量比例達到4%，瀝青軟化點達到SBS改性瀝青的標準，符合70號瀝青集料的要求。

（3）延度指瀝青集料在外加荷載壓力下出現變形但不發生破壞問題的功能，又名延展性。在具體試驗中，可在不同溫度條件下，采用相應的拉伸速率對瀝青樣品實施拉伸，瀝青出現斷裂的距離即延度數值。試驗表明，提升再生瀝青制備效果，優化瀝青面層養護性能，應將再生劑的摻入量控制在4%左右。與此同時，應準確把握再生瀝青流變指標，控制再生瀝青的旋轉黏度、DSR、DSR時間掃描、BBR。

3 嚴格控制張拉質量

在路橋預應力張拉施工操作中，應結合信息實際發展，正確使用智能張拉法，可借助電子設備科學控制千斤頂與張拉油泵，采取位置移動、測力傳感設備分析，并不斷調整相關參數信息，使預應力同步進行，確保張拉的準確性，并全面記錄、存放張拉過程中的所有信息。

應用智能張拉系統后，工作人員應全面觀察該系統的運轉情況，及時處理運行過程中存在的問題。智能張拉系統在發出指令后會自動沿著既定的路線實施運轉，傳輸到系統中，再依次完成張拉系統的前期設定與平衡控制工作，使鋼絞線受到的拉力保持良好的均衡性。進行張拉操作時，應按照循序漸進的準則，由頂端逐漸加壓，兩邊針對千斤頂進行加壓的速度應保持同步。張拉到規定程度后，應及時檢測鋼絞線是否存在問題。對比分析鋼絞線的伸長值原定參數與實際參數，并將兩者的誤差控制在規定范圍以內，若發現存在異常，應分析原因并采取針對性的措施進行解決，再開展后續工作。

運用預應力技術加固路橋時，應精確計算加固參數，避免預應力過高，破壞橋梁結構。計算參數包括局部壓力設計值、局部承壓修正系數、局部承壓強度提高系數、混凝土軸心抗壓強度設計值、間接鋼筋影響系數、間接鋼筋體積配筋率、布置間接鋼筋情況下局部抗壓承載力的提高系數、去除孔洞后的局部受壓面積。

4 結語

綜上所述，為了提升預應力在路橋施工中的應用效果，應建立完善的路橋錨固系統、減振系統和轉向系統，并增強路橋結構性能與抗裂性，提升路橋承載能力、耐久性。合理布置預應力束，應結合箱梁結構優化箱內布置與箱外布置方案，借助電子設備，科學控制千斤頂與張拉油泵，保障張拉的準確性與質量，并做好預應力加固參數計算與控制工作，避免對橋梁結構造成破壞。