橋梁加固工程有粘結超長預應力鋼束一次性張拉施工關鍵技術

■ 林成眾

（福建中諾信建筑工程有限公司， 福州 350108）

1 概述

在20 世紀90 年代至21 世紀初期， 大量預應力橋梁在我國高速公路建設中得到運用。 然而由于設計荷載等級跟不上交通運輸的發展要求，加上當時設計理論的不完善和施工工藝的落后，部分預應力橋梁出現承載力不足的情況。

采用后加預應力是橋梁加固中常用的方案，分為體外預應力和體內預應力兩種。 對于有粘結超長預應力鋼束， 僅在建筑工程中超長混凝土結構體系中有應用經驗[1]。 本文結合某連續箱梁橋加固工程項目，討論對于有粘結超長預應力鋼束一次性張拉施工，以及質量控制上需要注意的關鍵環節。

2 工程概況

某大橋位于某沿海國家高速福建境內，于1997年底建成通車。 橋梁全長235.42 m， 橋跨組合為（31.6+3×50+45.8）m 預應力鋼筋砼連續箱梁， 橋面凈寬11.5 m。上部結構采用等截面預應力混凝土連續箱梁，為單箱單室斜腹板箱型截面，箱梁梁高2.8 m，頂寬12.5 m，底寬4.2 m，斜腹板，翼緣板懸臂長度為3.55 m，橋梁結構示意圖見圖1。 該橋經過20 幾年的運營，箱梁出現明顯的跨中下撓現象，最大下撓值為12.21 mm，且箱外梁體出現梁底橫向裂縫等病害。 經評定，該橋的承載力能力明顯下降，已經不能滿足目前交通荷載要求。

3 加固工程方案

結合該橋的檢測結果及專家評審意見，確定了采用有粘結預應力加固方案。

3.1 加固思路

采用上部結構先減載，后加固，加固增加的恒載盡量小的原則。 該橋采用在現狀基礎上腹板加厚，并在加厚層內增設預應力鋼束，采用有粘結預應力是為了增強結構的安全性和耐久性。

圖1 橋梁結構立面圖

3.2 主要加固措施

在箱梁腹板外植筋、并加厚腹板，端部附近區域加厚50 cm，其余加厚18 cm，在加固在箱梁左右側腹板加厚層內預埋塑料波紋管，各布置3 根預應力鋼束， 鋼束規格為Φs15.2-15， 一次性張拉長度2276.091～227.781 m，下料長度為227.491～229.181 m。全橋共計14 處豎向反彎點，每跨墩頂位置布置在上緣，跨中位置布置在下緣，預應力管道設計見圖2。張拉采用兩端一次性張拉的施工方法， 由下而上張拉腹板鋼束。 本工程所使用的高強度C55 無收縮自流密實混凝土和鋼材應符合國家標準和行業標準。

4 張拉施工質量控制關鍵點

根據規范[2]，對于預應力混凝土橋梁結構，主要的質量把控關鍵項目如表1 所示。 而對于超長預應力鋼束， 為保證其鋼束預應力有效性和耐久性，除了表中提到的關鍵項目外，還需要對以下項目進行質量控制：

（1）預應力張拉速度控制

由于本次超長預應力鋼束為一次性張拉，且橋梁縱向存在14 處豎彎點，因此預應力施加要均勻、對稱緩慢， 防止應力集中而出現端部混凝土被拉裂[3]。 本工程預應力施加分10 級加載，且每一級持荷不少于2 h，待30 min 內伸長變化量小于上一級的5%時才可以施加下一級張拉力。

表1 預應力混凝土橋梁結構后張法質量控制項目

（2）錨下有效預應力控制

在張拉后采用復張法進行錨下有效預應力的檢查，并計算錨下有效預應力的相對偏差、同斷面的不均勻度等是否滿足錨下有效預應力和設計張拉控制應力兩者的相對偏差不超過±5%，同一斷面中的預應力束其有效預應力的不均勻度應不超過±2%[4]。

（3）壓漿飽滿度控制

在腹板加厚位置， 橋面上縱向每隔5 m 開直徑10 cm 的混凝土注漿孔。 在預應力張拉錨固后48 h內應及時壓漿。 壓漿應緩慢、均勻，直至漿液由最高點排出，且排出的漿體與壓入的漿體具有相同的流動度。 在壓漿施工時要對負彎矩頂板氣孔排氣完成后進行及時的封閉處理[5]。 通過灌入每個孔道的漿液總量與排出孔道的漿液總量計算壓漿飽滿度，評價壓漿施工質量。

壓漿飽滿度=（灌入每個孔道的漿液總量-排出孔道的漿液總量）/孔道體積總量×100%

5 施工質量監測措施

對于有粘結超長預應力鋼束的一次性張拉施工，目前并沒有較多的施工案例可以參考，因此在施工過程中需要加強對梁體施工質量的監測，保證施工過程的安全性和有效性，同時為今后類似工程提供借鑒。

5.1 位移應力監測

建立位移應力監測系統，在新增混凝土主要控制截面積張拉錨固區預埋預應力傳感器。 對每一級施加預應力前后梁體應力狀態進行量測，及時對測量數據進行分析，如有異常，應暫停施工，及時反饋，分析原因。

5.2 線形監測

線形監測為采用水準儀對橋面標高進行定期監測。以施工前橋面線形為初始值。施工時，每一級施加預應力后橋面標高都要進行線形量測，及時對測量數據進行分析，如有異常，應暫停施工，及時反饋，分析原因。

5.3 預應力孔道灌漿密實度的檢測

為保證足夠的預應力孔道灌漿密實度，提升預應力鋼束應力分布的均勻性和耐久性，需對灌漿密實度進行檢測。采用沖擊彈性波的檢測方法，在壓漿完成后7 d 以上進行。 采用定位檢測的方案，沿著預應力管道， 間隔20 cm 布置定位測點，通過計算壓漿率來評價密實度情況[4]。

5.4 錨下有效預應力的復測

利用沖擊彈性波分析技術，采用“等效質量法”的方法對錨固段的有粘結的預應力筋有效預應力進行復測。 通過對錨頭激振并測試錨頭的振動響應，從而推算預應力鋼束的張力。

6 結語

（1）采用附加預應力的方法能夠有效解決預應力不足引起承載力下降的橋梁運營困境。

（2）有粘結超長預應力鋼束一次性張拉施工除正常規定外，還需對預應力張拉速度、錨下有效預應力、壓漿飽滿度等進行控制，進一步提升施工質量。

（3）由于無較多同類工程借鑒，需加強施工過程中的監測， 以及結果復測對施工過程的安全性、施工質量的有效性、 施工成果的耐久性進行印證，對今后類似工程具有很好的參考意義。