預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

馬孝軍

(貴州省遵義公路管理局)

1 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，一部分橋梁由于自然災(zāi)害、使用時間較長出現(xiàn)自然老化，以及設(shè)計和施工等的限制和影響，其承載能力不能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。經(jīng)過橋梁設(shè)計者及相關(guān)工作人員的反復(fù)研究和實踐顯示，合理的橋梁加固技術(shù)能夠有效的提高橋梁的承載能力，提升其的安全性能和耐久力，延長了橋梁的使用壽命。其中，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在保證構(gòu)架承載力和耐久性的基礎(chǔ)上，憑借著更換預(yù)應(yīng)力筋方面，需要的人力物力少，工期短，結(jié)構(gòu)自重輕等優(yōu)勢，受到橋梁工程設(shè)計者的青睞。

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)屬于后張預(yù)應(yīng)力體系的分支，它對置于混凝土截面之外的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，通過體外筋端部錨具和轉(zhuǎn)向塊將預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。相對于增加受力截面積的傳統(tǒng)被動加固方法，體外預(yù)應(yīng)力加固梁不僅本身的重量增加較少，還能極大程度的改善橋梁原來的受力情況，進(jìn)而提升橋梁的耐久力、抗裂性和承載能力。與梁底增焊鋼筋的加固法相比，體外預(yù)應(yīng)力加固法不需要清鑿橋梁混凝土的保護(hù)層，對橋梁本身的損失較低，同時，在加固過程中基本不影響橋梁正常的交通運行，因而經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的構(gòu)造分析

體外預(yù)應(yīng)力是指由分布于受力構(gòu)件主體之外的鋼束張拉而產(chǎn)生的應(yīng)力。在設(shè)計過程中，僅需要在橋梁構(gòu)件本體內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束的錨固區(qū)域，而轉(zhuǎn)向塊則放在構(gòu)件體內(nèi)或體外都可以。體外預(yù)應(yīng)力體系主要包括漿體、管道、錨固區(qū)域以及轉(zhuǎn)向塊等部分。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加過程中，首先需要將斜筋和滑塊連接緊密，并將滑塊固定在斜筋的上面區(qū)域。在對水平拉桿進(jìn)行張拉過程中，橋梁地步兩個滑塊由于受到千斤頂?shù)耐屏ψ饔茫a(chǎn)生相向的滑動，在滑動的過程中，斜筋受力伸長，此外滑塊和墊板之間會形成一個垂直方向的壓力和水平方面的摩擦力，水平筋在各個力的作用下最終達(dá)到控制值。其中斜筋形成的水平分力對橋梁施加一個偏心壓力，而斜筋形成的豎直分力則對橋梁施加一個負(fù)彎矩和負(fù)剪力。在這些預(yù)加壓力的共同作用下，橋梁內(nèi)部形成一定的抗力，這些抗力可以抵消部分外荷載形成的內(nèi)力，從而提升橋梁的承載能力。

而體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)受到活載作用時，梁體由于受力彎曲發(fā)生一定的形變，增加了水平筋拉力，同時斜筋對橋梁主體產(chǎn)生的正壓力以及對應(yīng)的摩擦阻力都會隨著活在作用發(fā)生變化。需要注意的是，各個拉桿內(nèi)力增量之間的平衡關(guān)系受到體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式，尤其是滑塊構(gòu)造形式影響。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固橋梁中的應(yīng)用研究

3.1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點

(1)質(zhì)量檢測方便，在運行過程中也可以對構(gòu)件進(jìn)行維修、養(yǎng)護(hù)。

(2)預(yù)應(yīng)力筋并沒有直接連接混凝土截面，因此，其施工較為方便，其施工質(zhì)量有保障。

(3)體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的束形較為簡單，摩擦損失較小。

3.2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的特點

(1)體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具有明顯的加固效果，一方面能夠極大的提高橋梁的承載強(qiáng)度，另一方面還能增強(qiáng)橋梁的抗裂強(qiáng)度。

(2)該技術(shù)施工工藝相對簡單，對交通的干擾較小，需要的人力物力投入低，工期短，極大的提高了工程經(jīng)濟(jì)效益。

(3)對橋梁的原結(jié)構(gòu)改變小，實現(xiàn)了不增加路面標(biāo)高的情況下，提高橋梁的承載力和耐壓力。

(4)防腐蝕效果顯著。

3.3 體外預(yù)應(yīng)力加固的適用條件

(1)適用于構(gòu)件正截面受彎出現(xiàn)承載力下降，或是正截面受拉力的地區(qū)鋼筋被腐蝕的情況。

(2)由于橋梁的抗彎曲韌性不夠，導(dǎo)致橋梁的撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計規(guī)范的要求，或是橋梁剛度不夠使得橋梁的受拉區(qū)出現(xiàn)大于設(shè)計允許的裂縫寬度的情況。

(3)橋梁的斜截面的承載能力不夠的情況也適合采用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。

4 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在施工過程存在的問題及對策

目前預(yù)應(yīng)力鋼材主要有預(yù)應(yīng)力鋼筋、矯直回火預(yù)應(yīng)力鋼絲、冷拉預(yù)應(yīng)力鋼絲、普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線低松弛預(yù)應(yīng)力鋇絲和低松馳鋼絞線等。其中，新一代預(yù)應(yīng)力鋼材低松弛鋼絞線憑借著施工方便、對施工工藝和設(shè)備要求較低，人力投入低以及性能優(yōu)越、使橋梁增加自重輕、美觀等優(yōu)勢，受到設(shè)計者的青睞，被廣泛的采用。

對于后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕以及預(yù)應(yīng)力筋和結(jié)構(gòu)混凝土之間共同作用的問題，其通常采用的解決辦法是利用壓力灌漿方法將水泥漿充滿預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋孔道和各個預(yù)應(yīng)力筋間的空隙。如果后預(yù)應(yīng)力筋不是水平狀態(tài)，出現(xiàn)多跨度彎曲或是傾斜狀態(tài)，會導(dǎo)致水泥漿的泌水蒸發(fā)后，出現(xiàn)一個沒有水泥漿的空間，而在這個空間中的預(yù)應(yīng)力筋則會失去水泥漿的保護(hù)。由于高應(yīng)力狀態(tài)下的預(yù)應(yīng)力筋極容易受到腐蝕，從而導(dǎo)致該部分的預(yù)應(yīng)力筋被腐蝕，進(jìn)而出現(xiàn)斷面和缺損現(xiàn)象，降低預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的承受力，導(dǎo)致其安全性能減低，耐久性降低。由此可見，預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件的耐久性、安全性以及預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕性直接受到灌漿質(zhì)量的高低影響。因此，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道灌漿施工過程，要重點解決一下問題:應(yīng)力筋預(yù)埋孔道沒有充滿水泥，存在一定的空隙;水泥漿硬化之后由于其本身性能的影響，出現(xiàn)收縮，不能完全貼合孔道壁;水泥漿硬化之后的強(qiáng)度不符合工程需要。

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