梁式橋梁加固體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用

鐘海彪 饒莉

摘 要：對于梁式橋梁而言，在運行一段周期之后就會受到車輛荷載環(huán)境因素的影響，整體性下降不利于車輛的安全行駛。因此為了能夠提高梁式橋梁的整體安全以及穩(wěn)定性，需要采取加固技術(shù)提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。文章聯(lián)合實際以體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)為研究背景，在分析體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的同時，對該技術(shù)在梁式橋梁加固過程中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：梁式橋梁;體外預(yù)應(yīng)力;技術(shù)應(yīng)用;分析

中圖分類號：U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在法國最早出現(xiàn)，并成為后張預(yù)應(yīng)力體系的重要分支。 作為一種位于構(gòu)建主體截面以外的預(yù)應(yīng)力束，能夠?qū)?gòu)件施加一定的壓力。換句話說，是一種典型的主動加固體系。從體外預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)成情況來看，其中涵蓋了預(yù)應(yīng)力束主體、體外預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向塊節(jié)點和轉(zhuǎn)向器構(gòu)造裝置以及減震裝置和定位構(gòu)造等方面的內(nèi)容。

1 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

1.1 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的優(yōu)勢

（1）作為一種典型的主動加固法，體外預(yù)應(yīng)力加固相當(dāng)于在原有的構(gòu)建基礎(chǔ)上實現(xiàn)的一種全新加固方式。通過施加一套恒載或活載產(chǎn)生的相反效應(yīng)力，使得結(jié)構(gòu)附加重量增加降低。能夠從源頭上將構(gòu)建的承載能力提升，從而避免出現(xiàn)嚴(yán)重的橋梁變形，并合理控制裂縫的發(fā)展速度。

（2）整體的施工工藝趨于簡單， 不需要額外增加內(nèi)部管道。基于原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)， 能夠?qū)崿F(xiàn)快捷方便的預(yù)應(yīng)力束固定。極易控制加固塊件的制作質(zhì)量， 具有方便的安裝張拉效果。由于設(shè)備簡易，投入人力資源較少。加上較短的施工工期，不易受到外界因素干擾，因此具有良好的經(jīng)濟效益和社會價值。

（3） 隨時調(diào)換體外索，并具有相對方便的檢測維修過程。由于在梁體外面布置預(yù)應(yīng)力，因此給未來的檢修工作提供更多的便捷。與此同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)有效的橋梁健康檢測，關(guān)注橋梁的變形程度。

（4）混凝土截面和體外預(yù)應(yīng)力筋的變形存在著不和諧的現(xiàn)象。考慮到預(yù)應(yīng)力束的應(yīng)力按照其自身的長度方向均勻分布，整體的變化幅度偏小，可以有效控制原結(jié)構(gòu)的裂縫，使得裂縫能夠?qū)崿F(xiàn)充分閉合。

（5）面對數(shù)百米長的體外預(yù)應(yīng)力鋼束，需要采用連續(xù)跨布束進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強化，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。基于靈活的預(yù)應(yīng)力鋼束布置，可以對橋梁進(jìn)行局部加固。

（6）至于箱梁結(jié)構(gòu)，梁體內(nèi)部空間會布置體外束，不會給原有的結(jié)構(gòu)造成損傷，甚至不會給橋下凈空帶來影響。

（7）按照直線或者折線布置體外束，確保束形簡潔。結(jié)構(gòu)和體外預(yù)應(yīng)力鋼束之間在轉(zhuǎn)向塊與錨固區(qū)緊密相連，形成了相對較小的摩擦范圍。所以整體的預(yù)應(yīng)力損失相對較小，提升了材料的應(yīng)用效率。由于與原結(jié)構(gòu)并無存在著粘結(jié)，不會造成較大的應(yīng)力變化值，有利于結(jié)構(gòu)整體的受力。

1.2 橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固適用性

（1）梁體的正截面整體的抗彎承載力較小，甚至?xí)艿嚼瓍^(qū)鋼筋的銹蝕影響。（2）不足的梁體斜截面抗剪承載力。（3）不足的梁體抗彎曲程度會引發(fā)原梁撓度超過規(guī)定的要求。（4）偏小的剛度會使梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過指定水平。

2 工程基本情況

某橋梁工程建于2005年，該橋是一座典型的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁大橋，其結(jié)構(gòu)為先簡支后連續(xù)。其上部是由五片T梁共同組成，梁體的高度為1.5 m，其基本跨徑為29.6 m。從主梁的選材來看，選用的是C30混凝土、鋼筋的型號為HRB335。預(yù)應(yīng)力筋是Φ15.2。在原有的設(shè)計荷載等級中，其等級為一級。

3 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概念和應(yīng)用狀況

3.1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

所謂的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，它通過自身應(yīng)力來實現(xiàn)荷載力的抵消，進(jìn)而達(dá)到平衡荷載的目的，為最終實現(xiàn)荷載有效轉(zhuǎn)移奠定堅實的基礎(chǔ)。在整個平衡體系中，會將其中的一部分力施加在結(jié)構(gòu)上，另外一部分則來抵消相關(guān)的荷載。具體情況見圖1。從圖1的情況來看，其主要的加固方式為直線束與折現(xiàn)束這兩種。由于布置形式和鋼束受力方向的差異，這兩種加固方式存在著功能的不同。首先，折現(xiàn)束用于腹板的加固，可以保證腹板的抗剪承載力。與此同時，也會提升底板的抗彎承載力。至于直線束，其主要功能是將底板抗彎承載能力提升。

3.2 設(shè)計體外預(yù)應(yīng)力加固方案

結(jié)合應(yīng)力測試效果，我們發(fā)現(xiàn)跨中應(yīng)力整體的跳躍性較大。從側(cè)面表明，原來的設(shè)計預(yù)應(yīng)力度存在著明顯的不足，所以要對相關(guān)的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補充調(diào)整，使其達(dá)到最初的設(shè)計狀態(tài)。

4 施工工藝和相關(guān)技術(shù)

在對T梁進(jìn)行加固的環(huán)節(jié)中，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)揮著重要的作用。考慮到預(yù)應(yīng)力度相對較大，假如整體的集中力較大，甚至出現(xiàn)了力矩偏差，這樣會使預(yù)應(yīng)力筋線型布局不合理。進(jìn)而造成受力異常，直接給整體的預(yù)應(yīng)力體系帶來不同程度的影響。所以在應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的過程中，要從施工工藝出發(fā)做好控制，并及時分析相關(guān)的技術(shù)。

（1）施工工藝。作為橋梁設(shè)計思想的基礎(chǔ)內(nèi)容和根本保證，簡單易行的施工工藝可以推動整體工程的進(jìn)度。所以要保證體外束的應(yīng)力線形與轉(zhuǎn)向塊的運行狀況，進(jìn)而達(dá)到良好的支撐條件。

1）全面檢查預(yù)應(yīng)力鋼絞線的進(jìn)場狀況，結(jié)合設(shè)計資料進(jìn)行編號、下料;2）參考設(shè)計圖紙內(nèi)容將錨固塊和轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行安裝，并將其中心在同一豎直平面內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，避免因預(yù)應(yīng)力作用產(chǎn)生水平方向的分力，會給整體的結(jié)構(gòu)安全帶來影響;3）等到所有的內(nèi)容檢查無誤之后，才能夠進(jìn)行下一階段的預(yù)應(yīng)力束安裝工作。分別按照要求設(shè)置固定端和張拉端;4）安裝預(yù)應(yīng)力束結(jié)束之后，應(yīng)當(dāng)及時校準(zhǔn)張拉設(shè)備，按照相應(yīng)的順序逐步推進(jìn)。

（2）在對T梁加固的環(huán)節(jié)中，首先會使用施工關(guān)鍵技術(shù)。特別是在安裝錨固塊、張拉體外預(yù)應(yīng)力束、加固體外預(yù)應(yīng)力等方面都有著重要的影響。所以應(yīng)該按照要求做好技術(shù)的分析，并及時進(jìn)行論證，進(jìn)而形成體系完備的體外預(yù)應(yīng)力施工檢測標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而達(dá)到良好的加固效果。

1）安裝轉(zhuǎn)向裝置。借助體外預(yù)應(yīng)力束對T梁進(jìn)行加固時，為了能夠更好的提升體外索加固的性能，應(yīng)該選擇合適的組成構(gòu)件，其中，專項設(shè)置尤為重要，它會給整體的加固效果帶來不同程度的影響。所以在設(shè)計專項專治的過程中應(yīng)當(dāng)隨時關(guān)注整體的位置精度，做好服役期間的各項防護(hù)工作;2）安裝錨固塊。從體外預(yù)應(yīng)力束的加固情況來看，錨固塊發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合各自的分工差異，可將其分為張拉端與錨固端兩類。安裝錨固塊的過程中，需要在指定的位置上鉆孔，依托高強螺栓實現(xiàn)錨固處理。在確保安全服役的同時，也不會給梁體帶來不同程度的影響;3）控制預(yù)應(yīng)力張拉過程。體外預(yù)應(yīng)力與傳統(tǒng)體外預(yù)應(yīng)力張拉類型相似，都需要借助千斤頂進(jìn)行張拉處理。考慮到兩種的張拉力存在差異，需要將其張拉程度控制在50%左右。在張拉的環(huán)節(jié)中，錨固塊與轉(zhuǎn)向裝置控制整體的方向。加上懸空的布局狀態(tài)，很難削弱振動問題。所以在張拉的環(huán)節(jié)中將張拉速度進(jìn)行控制，消除預(yù)應(yīng)力束帶來的影響。

5 評價加固效果

從加固效果評價來看，是檢驗加固方法是否符合實際情況的關(guān)鍵內(nèi)容。所以，T梁借助體外預(yù)應(yīng)力加固所產(chǎn)生的效果可以通過荷載試驗進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u價，具體情況詳見下表。

通過表1數(shù)據(jù)分析可知，通過體外預(yù)應(yīng)力的增加在一定的程度上對主梁結(jié)構(gòu)的客觀承載能力提高有重要的作用，不僅能夠?qū)⒖箯澇休d力的強度提升了81%，同時在處理的階段中還可以改善對跨中撓度，實現(xiàn)了大幅度的擾度控制，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能夠在一定的程度上得到一定的施加提高整體性能。

6 結(jié)語

對于梁式橋梁而言，在服務(wù)年限不斷增長的階段中橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件難免會出現(xiàn)饒度過大、裂縫以及預(yù)應(yīng)力效果過度損失等病害問題。所以對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合加固研究已經(jīng)成為當(dāng)前領(lǐng)域人員的關(guān)注重點。因此在梁式橋梁加固的階段中，采取體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。在本文研究中，對橋梁加固前后的荷載實驗進(jìn)行了總結(jié)對比分析，實踐可知體外預(yù)應(yīng)力加固的效果比較顯著，具備一定的適用性可以給此類工程奠定良好基礎(chǔ)。

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