探討路橋施工中預應力技術的應用

■陳川峰，王立生 ■江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮江 212143

目前國家對路橋工程的建設越來越重視，對路橋工程的施工質量要求也不斷提高，為保證工程施工質量，對我國公路基礎建設進一步進行完善，施工單位都在積極努力使用新的施工技術。預應力技術的出現和應用，全面提高了工程的施工質量，確保了路橋工程的順利開展，提升了施工單位的施工水平以及競爭力。

1 預應力技術在路橋施工中的應用范圍

1．1 混凝土路面中預應力技術的應用

在路橋工程施工中，混凝土路面的施工非常重要，對施工技術的要求也比較高。在我國交通事業的不斷發展下，路橋工程的施工規模不斷增加，對預應力技術的使用也日漸廣泛。通過利用預應力鋼筋可以對混凝土路面產生束縛作用，防止混凝土路面出現橫向的收縮裂縫，保證施工時施加縱向預應力不會使混凝土路面產生裂縫。

1．2 混凝土連續梁中預應力技術的應用

在混凝土連續橋梁施工中，預應力的應用也非常多，根據不同的主筋配置情況可以將混凝土連續梁分為預應力混凝土連續梁和鋼筋混凝土連續梁。一般對于高度在25m以上的跨徑大中等跨徑連續梁多使用預應力混凝土技術［1］。通常情況下，混凝土連續梁主要分為正彎區域和負彎區域，其中跨中位置為正彎區域、支座位置為負彎區域，當抗剪承壓力和抗彎承壓力不符合設計標準時，需要采取適當的處理措施來進行加固。當跨中正彎區域抗彎承載力不達標時，可以使用碳纖維材料進行粘貼，進而達到加固處理的目的。

1．3 預應力技術在路橋加固中的使用

在公路路橋施工過程中，對橋梁進行加固和處理是非常重要的，通過提高薄弱構件、改變結構可以顯著提高橋梁的受壓能力，增加道路的使用年限。預應力可以將加固鋼筋的應力充分發揮出來，降低混凝土受力的影響。在路橋工程中常用的加固方法有體外預應力加固、改變結構加固、橋面補強層加固、粘貼碳纖維布加固等方式。

1．4 預應力技術在受彎構件中的使用

在科學技術的不斷發展，預應力技術也得以發展和改善，各種新型材料被逐漸應用。在加固道路橋梁前，由于橋梁結構內部自身已經具有初始內力，在受到壓應力和拉應力的影響后，橋梁的承載壓力會隨之發生變化。一旦橋梁的最大可承受力超出了外界的壓力就會產生危險，此時需要采取相應的處理措施進行解決。例如可以使用碳纖維材料來進行加固。在初始應力變化比較大時，碳纖維材料的應力較小，很容易被破壞，影響碳纖維材料優勢的發揮，此時就需要對碳纖維材料施加預應力，提高碳纖維材料的應力，從而將碳纖維材料的高強度優勢充分發揮出來。

2 工程實例

某大橋為鋼筋混凝土T型梁橋，在船體的撞擊下已經出現貫通裂縫，主鋼筋已經生銹。在對其進行加固時，首先要將松散的混凝土鑿除，然后使用鋼絲刷進行清銹處理，并澆筑C40混凝土將其修補完整后，然后再施加體外預應力進行加固，加固后橋梁的承載能力會提升到15級。T型主梁的翼緣厚度為12cm，翼緣寬度為178cm，梁肋寬度為18cm，鋼筋總面積為44．28cm2，使用C25混凝土進行澆筑。體外索的布置圖見圖1。

圖1 體外索的布置圖

轉向塊的距離L2為840cm，支點距轉向塊L3的距離為180cm，端錨固定點距磚向塊L1的距離為150cm，中心軸距上邊緣為19．15cm，中心軸距梁的下邊緣距離為60．86cm，h2為中心軸和轉向塊之間的距離，h1為中心軸和端錨固點間的距離。各個T型梁都均配置了四根無粘結預應力鋼絞線，一共由16根。為了保證每片梁都可以均勻受力，需要分兩段進行二次張拉，對張拉端和固定端進行交叉布置。

3 施工過程

(1)粘貼碳纖維和鉆孔。在對T型梁腹板進行鉆孔時，要注意不要鉆到受力鋼筋，為了提高混凝土的局部抗壓能力，在洞口四周使用30cm×30cm的碳纖維進行粘貼。

(2)預應力張拉和穿索。首先將編號標簽粘貼在鋼絞線上，然后將鋼絞線逐根從鋼栓孔洞中穿過，并將鋼絞線調整到最佳位置，將夾片外螺母和錨杯安裝好，安排張拉配件和千斤頂就位，最后張拉預應力。

在張拉過程中，主要使用張拉力進行控制，并利用伸長值進行校驗。初應力時將千斤頂活塞的伸長量為I1，在張拉到20%時，然后再量出千斤頂活塞的伸長量I2。根據這兩者的差值將鋼索的伸長量推算出來。張拉力在達到100%時，再對千斤頂活塞的伸長量I3進行量取，鋼索的實際張拉伸長量為I3和I1的差值。要求推算伸長量和實際張拉伸長量的差值誤差在+10%以內。

4 橋梁加固后進行試驗分析

對橋梁進行加固后，使用兩輛載重汽車在現場進場荷載試驗，汽車的后軸為155KN，前軸為55KN，對主梁的鋼筋、跨中撓度、混凝土應力進行了分析，并對加固效果進行了確定。試驗結果如表1所示。

表1 主梁跨中橋度比較

根據上表中的數據可以看出，主梁跨中撓度為5．43mm，達到了橋梁規范中要求的靜活荷載撓度低于(1/600)L的相關要求。校驗系數達到了0．6～0．9舊橋的鑒定要求。結構抗彎剛度良好，滿足了汽車通行的使用要求。

5 施工注意事項

5．1 轉向塊和鋼銷栓的設計要求

在本加固工程中，轉向塊和鋼銷栓是主要構件，在使用時要求要滿足以下幾個要求:

(1)在對體外索進行預應力張拉后，在索力的影響下，銷栓會對混凝土內部產生擠壓力，銷栓的強度、大小要和混凝土的強度以及混凝土洞口的大小相一致，保證其達到混凝土局部承壓的要求。

(2)轉向塊要達到張錨體系傳力和錨固的基本要求，為了保證傳遞預應力的有效性，要使用鋼板焊接成轉向塊。

(3)銷栓要具有良好的抗變形能力、抗剪承載力和抗彎承載力，盡量降低銷栓的彎曲變形和剪切變形，保證安裝好錨環后可以和預應力索的方向協調。

(4)在索力的影響下，錨環會對鋼栓產生擠壓力，因此需要在錨下栓的表面加工出一個合理的平面，要求此平面可以保證錨具受力的穩定性和體外索的垂直性。

5．2 避免出現松套的情況

在加固過程中，使用單孔夾片式錨具，設計控制索力為120KN和100KN，張拉噸位比較小。考慮到橋梁會長時間受到比較大的振動荷載影響，當產生疲勞作用時，會使錨具中的夾片邊松，出現錨具失錨的情況。為了避免出現這類情況，使用防松套進行防護。此外，在錨具夾片和防松套之間放入彈簧墊圈，確保夾片可以均勻受力，并降低振動影響。

5．3 保護張錨體系

本工程體外預應力索為無粘結鋼絞線，使用塑料護套和外裹油脂的方法可以對預應力索起到良好的保護效果，并且具有良好的耐久性。本工程主要使用玻璃絲布包纏油脂的方法對使用放松套和張錨體系兩端的錨具進行保護。

6 結論

隨著預應力技術的不斷成熟和完善，為路橋工程施工帶來了極大的便利，解決了施工中遇到的一些難題。在實際應用過程中，工作人員要注意根據工程的實際情況選擇合理的處理方式，嚴格按照規范施工，保證工程的施工質量。

［1］何饒．淺談公路橋梁施工中預應力的應用及存在問題［J］．科技風，2008，(21):8-10．

［2］田豐源．如何解決路橋工程施工預應力應用中存在的問題［J］．硅谷，2009，(24):20-23．