預應技在高速公路橋梁加固中的應用分析

趙艷峰 王雷

摘要：高速公路橋梁由于單板受力會導致其承載力降低，當橋梁車流量增多時，就容易導致坍塌時間，所以需要及時的對其進行加固處理，一般情況下，加固方式有粘接鋼板、增大截面、粘接碳纖維布、體外預應力技術等。每種方式都有其各自的優缺點。文章使用預應力技術對橋梁進行加固處理，分析該技術的優缺點，然后將其運用于實體的高速公路橋梁加固中，最后得出使用該方法能夠增加橋板的強度和剛度，使其處于彈性工作狀態。

關鍵詞：預應力技術;高速公路橋梁;加固

中圖分類號：TU997

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）07-0175-05

1預應力技術的簡介

當前，國內外對于高度公路橋梁的加固方式和技術比較的多，不管是哪種方式，起到橋梁加固效果的方法需要遵循力學基本原理，并且需要根據高速公路橋梁的自身狀況或者是外界因素進行加固。

通過從外界角度對橋梁進行加固的方法有以下2種情況：

1.1增大主梁截面面積

可以使用增加配筋、鋪設橋面補強成或者是現澆混凝土等方式增加高速公路橋梁的截面面積，面積增加了就可以提高橋梁的幾何抗彎模量或者是慣性矩。當橋梁的承載能力降低之后或是是不符合規范，就可以采用此方法進行加固，使用這種方法的缺點就是會

增加橋梁的自重。

1.2增強主梁的強度

可以通過使用碳纖維布、玻璃纖維、芳綸纖維等復合材料增加主梁的強度，還可以粘接鋼板的方式，這些材料的力學性能較好，能夠提高主梁的強度，而不會改變主梁的截面，使用這種方式的缺點就是會有應力滯后叫。

通過從內因角度對橋梁進行加固的方法有以下4種方式：

1）在高速公路橋梁的下面增加橋墩或者是支

架，從而提高橋梁的承載力。

2）將簡支梁變為連續梁體系。

3）對橋梁的跨徑進行改變，在橋上面加上斜撐。

4）在高速公路橋梁的主梁下面增加疊合梁或者是鋼桁架，

本文所研究的體外預應力是一種從內因角度對橋梁進行加固，并且這種方式在橋梁加固中非常的有效。體外預應力對高速公路橋梁進行加固時，其加固原理就是使用張拉預應力筋產生內力，其實質上就是將橋梁結構截面所需要承受的力量用張拉預應力筋來承擔"。與在結構上進行粘接外物來進行加固的方式相北，使用這種方式加固梁，梁自身的重量增加更少，而且還會非常明顯的提高橋梁的承受能力，能夠提高橋梁的抗裂性能和承載力，并且不會對橋墩或者基礎起到多達的影響。另外，使用該方式不會對高速公路橋梁的交通造成影響，對維護成本有提高的作用”。所以體外預應力在高速公路橋梁加固中具有廣泛的應用。

在橋梁加固中應用體外預應力技術的優點如下所示：

1）使用體外預應力技術加固時，只需要將筋在轉向快和錨固快的地方與梁進行連接，這樣就會減少預應力筋的摩擦，提高其使用效果。

2）由于體外預應力力筋是在構件的截面外側進行安裝，所以對其進行維護或者換索就會比較的便捷，且可以減少腹板的厚度，有利于新橋建設時增加其跨越能力。

3）體外預應力力筋在施工時是安裝在聚乙烯管為，所以其施工工序會比較簡單，而且其防銹效果會更好，質量檢查時會更加的方便。

4）如果高速公路橋梁使用節段預制的方式進行施工，對預制好的節段進行施工時，如果采用體外預應力技術進行連接，其施工進度將會更快[8]。

2預應力技術在高速公路橋梁加固中的應用

以某高速公路橋梁為例，對橋梁的工程概況進行分析，分析其存在的問題，再正對該問題使用預應力技術進行加固，研究預應力技術在其加固的施工工序和加固效果。

2.1工程概況

某高速公路橋梁在2019年進行安全檢測發現存在安全隱患，需要對其進行及時的加固處理。主要承重結構存在不同的問題，問題有嚴重的也有不嚴重的，其中橋梁中5號板的問題最為嚴重，其中鉸縫連接已經失效，只剩單板受力，已經達不到標準規范要求的受力情況，不利于高速公路橋梁的結構安全性，需要及時進行加固。該高速公路橋梁的車流量非常的多，對橋梁進行封鎖處理是不可行的，但是又必須對其進行加固處理以保證其使用安全。當前比較成熟有效的加固方式是粘接鋼板或者是粘接碳纖維進行加固，但是這兩種方式都需要對高速公路橋梁進行封鎖，而且橋梁的擾度變形大、單板受力，如果不對橋梁進行封鎖處理，使用這兩種方式就會影響加固效果，所以最后決定在該工程中使用外體預應力技術進行加固。

2.2體外預應力技術加固的方案、流程和施工要點

2.2.1清理加固梁板板底

該橋梁板底的受力情況嚴重降低，其表面會存在劣化的混凝土，需要對這些混凝土進行清理干凈，以防影響到其他混凝土?；炷晾锩娴匿摻羁赡芤驗榛炷潦艿礁g、脫落等而暴露在外面，這些生銹的鋼筋都要進行除銹處理，處理完成之后再用環氧砂漿修補。當裂縫寬度大于0.15mm時，就要用灌漿的方式對其進行處理，選擇環氧灌封膠，并且是優質A級別的，其性能會更好。當裂縫寬度小于0.15mm時，就只需要對其表面進行封閉處理。

2.2.2錨固鋼筋

首先沿著受彎構件端部方向進行植筋將鋼板進行錨固。鋼板的尺寸為120cmX48cmXlcm。再按照錨固鋼板的尺寸，在梁其中一處的端部布置植筋40個直徑為1.7em的螺栓。所使用的錨具一般情況下有2種尺寸a和b，其尺寸分別為120cmx5cmX2.3cm、120cmX5cmX1.8cm，兩者的區別就是a的厚度要大5mm。錨具時需要進行開槽，開槽的尺寸為寬4mm深度為8mm，隔一定距離需要開一個槽，其開槽個數和間距需要按照所使用的鋼絲繩根數確定。將兩種不同型號的錨具分別焊接在錨固鋼板上，圖1即為錨座構造示意圖，其中單位為mm。

2.2.3鋼絲繩下料

需要根據預應力鋼絲繩的生長率對鋼絲繩下料進行確定。其設計使用材料如下：半橋選擇預應力鋼絲繩的型號為中3，需要使用910根，其中每個邊板和中板都是用130根預應力鋼絲繩。所使用鋼絲繩長度有兩種，一種長12.24m，該鋼絲繩的生長量為7em，另一種鋼絲繩要短一些，為11.74m，其伸長量為6.7cm。鋼絲繩的裝置方式采用的擠壓錨頭，然后采用雙層的方式設置在錨具端之間。圖2即為擠壓錨頭示意圖。最終使用體外預應力技術加固高速公路橋梁示意如圖3所示，其中單位為cm。

3高速公路橋梁加固前后的對比分析

3.1靜載實試驗截面

進行測試時，所選擇的試驗孔經過綜合考慮之后所得到的，所以對該地方進行加固測試處理具有代表性，其測試截面如圖4所示，其中單位為米。其中主要的側試面包含3點：跨中、橋臺支點附近和四分點.附近截面。

3.2測試內容

對應用預應力技術的使用效果進行測試，需要包含以下3點測試內容：首先就是在跨中處測試1號板，測試其截面高度發生變化其應變的影響，還需要測量各個板跨中底板的應變和饒度。然后就是對橋臺支點附近截面進行加載處理測試其沉降。最后就是對板四分點附近截面的豎向撓度。

3.3加載車的介紹

本文進行的是靜載實驗，需要使用加載車對橋梁進行實驗，需要使用的加載車為30t，共2輛，表1即為加載車的每個軸的實際重量，表中的單位為kN。

3.4加載試驗工況

本實驗中包含著兩個實驗工況，會分別對其進行實驗研究，其中一個工況為對跨中偏心加載，設置為工況1;，另外一個為5號板，橋梁受損之后其5號板的問題是相當嚴重，變成了單板受力情況嗎，設置為工況2。下面將對兩種實驗工況分別進行分析。

3.4.1工況1的實驗

1）邊板跨中底面實測應變數據

表2和圖5分別為不同荷載時1號板跨中應變數據對比和其折線圖，圖中A4表示的是1號板底應變測點。從中可以看出，對橋梁進行加固之后其應變均小于加固之前，從圖5中可以看出，不管是加固前還是加固后，應變基本上成線性，且加固前后應變的變化規律一致。從表中或者圖中可以看出，采用體外預應力對橋梁進行加固之后，板底的承受拉應力減小了，說明其加固起到了增加強度的作用，此時的底板處于彈性工作狀態。

2）邊板底面實測撓度數據

表3和圖6為邊板底面不同實驗效率下加固前后的撓度數據及其折線圖。從中可以看出，與加固前的撓度進行比較，加固之后的撓度是小于加固前的，與應變變化情況一樣，加固前后的撓度變化規律成線性，且兩者變化規律一致。從中可以知道通過使用體外預應力加固技之后，板跨中豎向撓度變小，說明其剛度增加是非常明顯的，是一種彈性工作狀態。

3.4.2工況2的實驗

表4為不同試驗效率下5號板底面加固前后的應變數據對比，表5為不同試驗效率下5號板底面加固前后的撓度數據對比。從表4和表5中可以看出，對5號板底進行加固之后，其應變和撓度的變化規律與底板中跨規律是一樣的。其應變比加固之前的應變要小，其撓度也要比加固之前要小，并且表現的是基本成線性關系。這兩者說明了使用體外預應力加固之后，底板的承受拉力變小，說明增加了其橋梁的強度，跨中豎向撓度變小了，說明其對剛度有所增加，總的來講，加固后的梁板處于彈性工作狀態，其起到了加固效果。

4結語

通過對上文的分析，在該高速公路橋梁加固中使用體外預應力技術是最為合適的，通過對其加固效果進行測試，發現加固后橋板的強度和剛度都有明顯性的增加，能夠處于彈性工作狀態，并且有一定的安全儲備。高速公路橋梁進行加固的方式比較多，文章研究的體外預應力技術只是其中一種，每種加固方式都有各自缺點和優勢，需要根據工程本身進行綜合考慮選擇何種加固方式能夠達到最好的加固效果。

參考文獻

[1]盛運順.高速公路橋梁加固施.工技術要點探析[].交通運輸研究，2013（17）：74-76.

[2]王振華.公路舊橋加固技術的研究與實踐[J].內蒙古科技與經濟，2008（14）：185-186.

[3]黃忠命.高速公路橋梁加固施工技術要點探析[J].企業科技與發展，2015（Z2）：70-72.

[4]許穎強.體外預應力技術加固混凝土橋梁的探討[J].公路交通科技（應用技術版），2008（07）：119-121.

[5]宗偉.體外預應力技術在橋梁加固中的應用[D].武漢：武漢理工大學，2005.

[6]張鑫敏.體外預應力加固在連續剛構中的應用[D].西安：長安大學，2009.

[7]俞錫紅.體外預應力技術在橋梁加固中的應用和施工要點[J].城市道橋與防洪，2016（07）：186-189+204+20-21.

[8]劉瀾波.體外預應力在舊橋加固中的應用[D].鄭州：鄭州大學，2012.