體外預應力結(jié)構在橋梁工程中的應用與技術分析

梁秋玲 石國林

（1、浙江大壯建設有限公司，浙江 新昌 312500；2、博大建設有限公司，浙江 新昌 312500）

1 前言。

近年來由于具有無粘結(jié)體內(nèi)預應力無法比擬的優(yōu)點，如截面尺寸小，施工簡單，質(zhì)量容易保證，更重要體外索可以替換，重張拉。體外預應力正廣泛應用于美國、德國等許多國家的新橋梁建設，同時應用于舊有的混凝土結(jié)構的重建、加固及維修。而我國體外預應力技術的研究工作開展的相對較少，主要應用于對舊橋梁的加固。

2 體外預應力束在舊橋加固中的應用

體外預應力法有如下優(yōu)點：①自重增加少，但可大幅提高承載能力；②由于上部自重增加少，因而對下部影響小；③施工簡單，工期短，經(jīng)濟效益明顯；④施工過程不中斷或少中斷交通；⑤對原結(jié)構損傷小，不影響橋下凈空；⑥應力可調(diào)整，預應力束可更換。

體外預應力加固體系由水平筋、斜筋、上錨固點、滑塊、承托、水平筋固定支座等部件組成。體外束橋梁加固結(jié)構的預應力筋構造形式及施工方法與常規(guī)的體內(nèi)有粘結(jié)或無粘結(jié)預應力筋有較大的差異。因而其預應力損失的計算方法也有所不同。

3 體外預應力束在新橋建設中應用

體外預應力束在新橋建設中的應用，主要可以歸納為以下4種類型：

第一種是逐跨預制節(jié)段施工的長橋。該類型以LongKey橋為代表，體外預應力束采用與體內(nèi)預應力同樣的普通多股鋼絞線和錨具，同樣采用水泥灌漿。因而預應力成本較低。這種體外預應力結(jié)構通常在預制節(jié)段見采用干接縫和復式剪力鍵。當整跨所有的預制節(jié)段在支撐結(jié)構上安裝就位后，旌加體外預應力，形成一跨的整體結(jié)構。體外預應力束在跨內(nèi)的轉(zhuǎn)向塊處偏折，體外束外套采用聚乙烯管或鋼管，管道在轉(zhuǎn)向快處與主粱澆筑成整體，這種體外束只能拆除不能更換。

第二種是采用懸臂施工或頂推施工的預應力混凝土連續(xù)梁橋，通常采用體內(nèi)、體外混合配束。該形式中用體外預應力索替代原本配置在腹板內(nèi)的大量預應力筋，簡化了腹板構造，降低了其厚度。采用懸臂施工時，懸臂束為直線的體內(nèi)預應力，成橋后張拉的連續(xù)束采用大噸位體外預應力，從而免除了大量的穿束和灌漿工藝，易于控制施工質(zhì)量。

第3種是第二種類型的衍生物，特點是將混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用鋼結(jié)構。該類型往往是集創(chuàng)新性的結(jié)構構思與美觀的外表與一體，形成體外預應力結(jié)構的代表之作。

第四種稱為坦拉式體外預應力結(jié)構。它把過去那種預應力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之內(nèi)的體外筋，放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁橋和斜拉橋的雙重特性，可看作介于預應力混凝土箱形梁橋到預應力混土斜拉橋之間的結(jié)構體系。它采用了部分索結(jié)構幫助主梁承擔豎向荷載，從而達到降低梁高的目的。

4 預應力施工工藝

4.1 錨固端部橫梁與跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽的施工

這三部分確定了鋼絞線的空間位置，由該索形及張拉應力決定了等效荷載的大小。跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽鋼絞線存在偏折。承受局部擠壓應力，這就要求錨固端橫梁處錨墊板預埋位置及方向要準確。轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽的制作應嚴格按照圖紙要求進行，既要保證彎折處的曲率半徑，又要打磨端部，使之平滑，防止張拉時端部對鋼絞線的擠壓和卡滑。

4.2 鋼絞線下料與穿束

在橋梁加固中，由于張拉完畢后，錨墊板與鋼管中要灌漿，形成有粘結(jié)段，所以在下料時就應將粘結(jié)段的鋼絞線的PE層及油脂清洗干凈，控制該段的長度和位置是很難的，因為既要預先考慮到穿束過程中鋼絞線下垂的影響，保證PE保護層預先進入密封罩，又要考慮張拉伸長的影響，保證兩端伸長部分要一致，以確保兩粘結(jié)段粘結(jié)力大致相等。在穿束過程中，由于鋼絞線的長度在150m以上，中間要通過多個墩頂導向槽及跨中轉(zhuǎn)向裝置，無法在箱梁內(nèi)進行l(wèi)2根鋼絞線的整束穿索，因此采用單根穿索的方法。鋼絞線的纏繞將會影響有效預應力的建立，所以必須保證鋼絞線在全橋長范圍內(nèi)不纏繞，在實際施工中，預先將鋼絞線、工作錨板孔、密封蓋小孔分別編號，每束l2根鋼絞線采用單根穿索，每隔一段就用與密封罩小孔對應的橡膠墊限制鋼絞線的位置，在張拉完畢后發(fā)現(xiàn)，采用該方法使得每束鋼絞線順直且無纏繞現(xiàn)象。

4.3 鋼絞線張拉

橋梁加固采用兩箱對稱單根兩端同時張拉，張拉過程分兩部分：預緊和高應力張拉。

4.3.1 預緊

為了達到鋼絞線從松散狀態(tài)到張拉完成后順直不纏繞，正式張拉前先要進行預緊張拉，預緊的質(zhì)量決定了整個加固效果的好壞。首先，鋼絞線在松散狀態(tài)下，即使采用了必要的措施，但是由于鋼絞線很長，下垂量還是較大，所以，為保證兩端粘結(jié)段長度大致相等，預緊要兩端對稱進行；其次，預緊力的大小既要保證在預緊過程中，鋼絞線繃緊且不纏繞，又要保證在高應力張拉時鋼絞線不錯位，預緊力過大或過小都達不到預緊的目的。在加固施工中，預緊張拉力采用l5%設計張拉力。

4.3.2 高應力張拉

由于橋梁加固采用通長環(huán)氧涂層鋼絞線，在張拉中需多行程連續(xù)張拉，工作夾片要進行多次錨固，在工作夾片進行臨時錨固時，環(huán)氧涂層保護膜形成的碎屑將附著在夾片的齒間。隨著工作夾片的反復多次夾持鋼絞線，齒間環(huán)氧涂層碎屑增多，將引起滑絲現(xiàn)象，從而影響工作夾片的錨固效果。針對這一情況，研制出一種臨時錨固裝置，在中間行程中，由臨時錨固裝置的工具夾片夾持鋼絞線，避免了工作夾片的中間臨時錨圃，確保錨固效果。

4.4 壓漿

體外索錨固橫梁采用局部有粘結(jié)形式，為了達到設計者和業(yè)主對于局部有粘結(jié)段鋼絞線粘結(jié)力的要求，張拉完成后局部有粘結(jié)段的壓漿工作是一道很重要的工序：施工前進行了1：1的模型試驗，在保證壓漿密實飽滿的情況下，局部有粘結(jié)段的粘結(jié)力可達到設計張拉力的108%，滿足錨固要求：工程中，壓漿施工在張拉完成后24h內(nèi)進行。壓漿采用手動壓漿機，保證壓漿過程的均勻穩(wěn)定和壓漿壓力的要求。

5 施工中的主要技術要點

原橋施工情況與原橋的設計情況有差別，如箱梁翼緣的厚度，墩頂橫隔梁的尺寸，在設計中要充分考慮墩頂導向槽的位置與墩頂橫隔梁之間的關系，在該橋加固中，由于墩頂橫隔梁的寬度大于原設計很多，結(jié)果墩頂導向槽無法施工，從而改變加固設計。

由于環(huán)氧涂層鋼絞線暴露在箱梁中，鋼絞線的防窩尤為重要，所以在下料及穿束過程中，嚴禁在混凝土地面上拖拽鋼絞線，穿束用的架立筋要用棉絲包裹，不能破損PE保護層，如有不慎，個別破損處，采用與PE保護層同性質(zhì)的膠帶纏繞。

墩頂導向槽與轉(zhuǎn)向裝置的加工應在加工廠進行，嚴禁在現(xiàn)場加工，現(xiàn)場安裝中，要嚴格按圖紙進行，在運輸及焊接過程中，應采取措施防止焊接變形，穿束前應拉線確定安裝是否合適。

預緊過程中，必須在箱梁中安排人員，在鋼絞線繃緊時，進行必要的調(diào)整；高應力張拉時，觀察在各墩頂導向槽和轉(zhuǎn)向橫肋處鋼絞線是否有擠破的現(xiàn)象，如有該現(xiàn)象，應進行防護處理。

壓漿密實程度將直接影響粘結(jié)效果，所以在壓漿中應嚴格控制水灰比，并保持壓力均勻。

結(jié)語

工程實踐表明，用體外預應力加固舊橋和建設新橋是非常有效的措施，具有加固、卸載及減小結(jié)構內(nèi)力的作用，值得更廣泛地推廣應用。

[1]孫海乾.淺談橋梁工程預應力管道壓漿工藝控制.青海省海東公路工程建設公司平安【期刊】青海交通科技，2008-06-28.