體外預(yù)應(yīng)力加固連續(xù)剛構(gòu)橋技術(shù)工程應(yīng)用

霍錦峰

（蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州）

橋梁作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，承擔(dān)著架設(shè)河流和道路交通要道的重要任務(wù)。體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋作為一種先進(jìn)的橋梁結(jié)構(gòu)形式，具有較高的承載能力、剛度和抗震性能，被廣泛應(yīng)用于各類橋梁工程中[1]。體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的施工是確保其結(jié)構(gòu)安全、質(zhì)量可靠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工技術(shù)的科學(xué)性和合理性直接影響著橋梁的性能和使用壽命。然而，由于體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的復(fù)雜性和特殊性，施工過程中存在著一系列的挑戰(zhàn)和技術(shù)難題，因此對(duì)于施工技術(shù)的研究和探索顯得尤為重要[2]。本文結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，研究和探討體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的工程應(yīng)用，深入分析其中的關(guān)鍵問題和技術(shù)要點(diǎn)，包括轉(zhuǎn)向器安裝、體外束安裝、張拉控制等，并對(duì)施工過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高施工質(zhì)量和效率，保障橋梁工程的安全和可靠性，為工程實(shí)踐提供有益的參考。

1 項(xiàng)目概況

蘭州市七里河區(qū)T092#道路工程，其中的南河道中橋采用體外預(yù)應(yīng)力加固的連續(xù)剛構(gòu)架橋型式，橫跨內(nèi)河，全橋長98.08 m，箱梁頂寬17.6 m，兩翼懸臂長4.2 m，箱梁中心線處頂板厚度為350 mm，腹板厚度為500 mm。箱梁采用C50 混凝土，橋面鋪裝采用C50防水混凝土，墩柱、蓋梁、臺(tái)身、臺(tái)帽、背墻均采用C35混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼材采用1860 級(jí)15.2 低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa。立面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。

圖1 橋梁跨徑布置圖/cm

2 體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工

體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋構(gòu)件之間通過預(yù)應(yīng)力鋼束連接，自重較輕，構(gòu)件靈活，整座橋梁形成一個(gè)連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，具有良好的荷載傳遞能力和整體剛度。預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力可以抵消橋梁在使用過程中的荷載產(chǎn)生的應(yīng)力[3]，從而減小混凝土的應(yīng)力，提高橋梁的耐久性和抗裂性能。

2.1 體外預(yù)應(yīng)力施工

單幅箱梁設(shè)4 束通長體外預(yù)應(yīng)力鋼束，每根鋼束設(shè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)8 處。鋼束采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa。鋼束的轉(zhuǎn)向通過鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向架為華倫式三角形桁架[4]，長度為6.4 m，桁架采用HW125×125 的H 型鋼。體外預(yù)應(yīng)力鋼束通過錨固端A 和錨固端B 固定在橋梁上，其中A是固定端，B 是張拉端。為了減小鋼束自由段長度，每間隔7～8 m 設(shè)置1 道減振支架，布置圖如圖2 所示。

圖2 體外預(yù)應(yīng)力鋼束和減振架布置

2.2 轉(zhuǎn)向器安裝

體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的轉(zhuǎn)向器是用于轉(zhuǎn)移預(yù)應(yīng)力鋼束的受力，并使其按照橋梁縱向彎曲的設(shè)備[5]。項(xiàng)目中轉(zhuǎn)向器由外鋼管、內(nèi)分絲管、定位隔板、內(nèi)填高強(qiáng)環(huán)氧砂漿填料組成，結(jié)構(gòu)如圖3 所示。轉(zhuǎn)向器應(yīng)根據(jù)橋梁的幾何形狀和預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)要求，確定安裝位置。通常情況下，使用螺栓將轉(zhuǎn)向器安裝在橋墩或橋梁下部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼束的布設(shè)。分絲管在安裝前應(yīng)在內(nèi)部預(yù)涂潤滑劑。轉(zhuǎn)向器安裝完成后，采取防護(hù)蓋板或防護(hù)涂層的防護(hù)措施，以保護(hù)轉(zhuǎn)向器和預(yù)應(yīng)力鋼束不受外界環(huán)境的損害，提高轉(zhuǎn)向器的耐久性和使用壽命。

圖3 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)

2.3 體外束安裝

體外束固定在設(shè)計(jì)指定的位置，通過預(yù)應(yīng)力鋼束增加橋梁的剛度和強(qiáng)度。項(xiàng)目中的體外束采用環(huán)氧涂層鋼鉸線，采用單端張拉。錨固塊A 為錨固端，錨固塊B 為張拉端，錨固端工作長度為40 mm，張拉端工作長度為1 100 mm，鋼絞線外露最小預(yù)留長度為400 mm。鋼絞線施工時(shí)采用人工穿拉，穿過轉(zhuǎn)向器時(shí)，孔位應(yīng)統(tǒng)一，確保每一根預(yù)應(yīng)力鋼束平順，不得出現(xiàn)扭絞交叉。體外束施工時(shí)，可在箱梁內(nèi)墊橡膠墊，防止鋼絞線與混凝土摩擦而損傷環(huán)氧涂層[6]。體外預(yù)應(yīng)力束錨固如圖4 所示。

圖4 體外預(yù)應(yīng)力束錨固

2.4 體外束張拉

體外束張拉是施工中的重要環(huán)節(jié)，張拉設(shè)備包括張拉機(jī)、錨具、張拉千斤頂、張拉錨固裝置等。在進(jìn)行體外束張拉之前，確保已經(jīng)采取預(yù)應(yīng)力鋼束的保護(hù)措施，防止鋼束受到污染、腐蝕或損傷。張拉時(shí)嚴(yán)格按照對(duì)稱張拉、成對(duì)張拉原則，按設(shè)計(jì)順序逐一進(jìn)行，以確保拉力傳遞平衡，避免出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力不均勻或不合理的情況[7]。張拉過程中控制應(yīng)力小于1 110 MPa，逐步施加張拉力，每次施加設(shè)計(jì)應(yīng)力的25%，分四次完成張拉，監(jiān)測(cè)和記錄張拉應(yīng)力變化情況。張拉完畢后，安裝保護(hù)罩，在保護(hù)罩內(nèi)灌注油脂。

3 體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測(cè)

體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工是一個(gè)復(fù)雜的過程，應(yīng)力和應(yīng)變不斷變化，為了保證施工安全與質(zhì)量，必須對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，確定監(jiān)測(cè)主梁撓度、混凝土應(yīng)力和鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力。測(cè)點(diǎn)布置如圖5 所示，共在4 個(gè)截面處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中，每個(gè)截面設(shè)置混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)4 個(gè)，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)2 個(gè)，撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)2 個(gè)。

圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

3.2 數(shù)據(jù)分析

3.2.1 主梁撓度

各截面的主梁撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大值、最小值數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 主梁撓度監(jiān)測(cè)數(shù)值

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，橋梁的正向撓度的最大值為8.23 mm，反向撓度的最大值為5.11 mm，最大幅值為10.90 mm，三者并未出現(xiàn)在同一點(diǎn)，反映出撓度受荷載分布影響較大，無單一薄弱點(diǎn)。單向最大撓度小于10 mm，幅值小于20 mm，符合設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求。

3.2.2 混凝土應(yīng)力

混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)在截面的上部設(shè)置2 個(gè)，下部設(shè)置2個(gè)，呈對(duì)稱分布，應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)值

混凝土應(yīng)力的最大值為3.46 MPa，最小值為-2.11 MPa，最大幅值為2.66 MPa，三者也并未出現(xiàn)在同一點(diǎn)，反映出相同的規(guī)律。最大應(yīng)力值和應(yīng)力幅值均遠(yuǎn)小于C50 混凝土的允許應(yīng)力50 MPa，橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠。

3.2.3 轉(zhuǎn)向架應(yīng)力

鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)值

鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力的最大值為5.24 MPa，最小值為-8.61 MPa，最大幅值為13.77 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于H 型鋼的抗拉強(qiáng)度400 MPa，整個(gè)鋼架構(gòu)受力安全，結(jié)構(gòu)合理。

4 結(jié)論

以蘭州市七里河區(qū)T092#道路工程為例，研究體外預(yù)應(yīng)力加固的連續(xù)剛構(gòu)架橋技術(shù)的工程應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

（1）深入分析體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)架橋的技術(shù)方案，涉及轉(zhuǎn)向架和減振器的布置，進(jìn)而闡述了轉(zhuǎn)向器安裝、體外束安裝、體外束張拉等關(guān)鍵要點(diǎn)。

（2）施工過程中，對(duì)主梁撓度、混凝土應(yīng)力和鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)表明單向最大撓度小于10 mm，撓度幅值小于20 mm，混凝土應(yīng)力的最大值為3.46 MPa，遠(yuǎn)小于C50 混凝土的允許應(yīng)力50 MPa，鋼架構(gòu)轉(zhuǎn)向架應(yīng)力的最大幅值為13.77 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于H 型鋼的抗拉強(qiáng)度400 MPa，橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠，鋼架構(gòu)受力合理，橋梁施工符合設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制要求。