橋梁體外預應力施工技術研究

曹俊萍

【摘要】近年來，我國的橋梁建設的發展迅速，舊橋由于鋼筋受到銹蝕或超載使結構發生變化，易出現裂縫或變形，從而造成安全隱患，此時可采用體外預應力技術加固橋梁，體外預應力技術不僅適用范圍廣泛，還具有方便施工、造價經濟、對原橋結構損傷較小等優點。文章首先介紹了體外預應力加固橋梁結構體系，然后詳細分析了其轉向裝置配筋設計和鋼結構錨固轉向體系構造設計。通過體外預應力對橋梁的加固設計，有效提升了橋梁承載能力，能夠使橋梁結構更加安全。

【關鍵詞】橋梁體外預應力;施工技術;研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.145

體外預應力是一項重要的后張法預應力技術，主要是指將設置在承載結構主體以外的預應力筋施加一定預應力，以此形成完整的預應力體系。在橋梁工程中通過對該技術的合理應用，能消除由于荷載產生的對結構有不利影響的內力，從而提高結構整體承載力。

1、體外預應力加固橋梁結構體系的構造

1.1體外預應力結構的錨固系統

體外預應力錨固體系的主要部件有錨具、錨固塊及鋼墊板等，錨固體系通常分為兩類，分別為可更換式和永久式。

1.2體外預應力結構的減振系統

對于體外預應力結構，主要對梁體與體外筋進行固有振動特性分析，因為體外預應力筋只能借助轉向塊和錨固端給予混凝土梁體一定壓力，才能在加載過程中傳遞力的變化，然而并沒有對轉向塊起到限制作用，所以和體內預應力筋不同，其變形和振動皆脫離梁體。分析體外預應力結構振動的特性是為了當結構振動受外力影響時，能夠確保梁體、體外預應力筋所固有的振動頻率和外動力荷載的頻率有所不同，防止梁體、體外預應力筋以及外動力荷載出現共振。體外預應力加固梁的振動主要受到梁體及體外預應力索的影響。橋體外索減振裝置主要是通過選擇減振橫梁配合減振支架的方式來進行設置。具體操作如下：（1）在箱梁兩腹板中間部分放置減振橫梁，確保方向為橫向。橫梁由兩根槽鋼組成，將其放置于體外索下方，且緊挨護套管放置。（2）在橫梁兩側用鋼板進行錨固，同腹板連接，并按照6m的間隔距離逐個固定減振橫梁。減振支架包括墊塊、套管和支架三個基本結構，其中墊塊使用橡膠材質，套管為半圓形鋼材料，二者用來幫助緊固松散的體外束，然后使用鋼支架將體外束設置在減振橫梁上，將上方護套管拆除。為了增強整體的穩定性和牢固性，需要在護套管中設計一種由橡膠墊和鋼板組成的收緊裝置，用來讓體外束更加緊密。此裝置一般按照3m的間隔進行安裝。

2、體外預應力技術的優缺點

2.1優點

（1）錨固構件的尺寸相對較小，有利于減輕自重，但不影響承載力。（2）對原結構不會造成太大的損傷，對橋下凈空的實際影響很小。（3）對預應力進行的實際布置比較靈活，可將橋梁病害情況作為依據實施全橋加固，亦可按照實際情況采取局部加固措施。（4）與混凝土結構之間沒有黏結，因荷載作用產生的應力及其變化都分散于整條預應力筋，實際的應力變化數值很小，對結構的受力非常有利。（5）預應力索的索力可根據實際情況進行適當調整，所有預應力筋均可進行更換，以便后續施工過程中進行保養和維護。

2.2缺點

（1）體外預應力索主要布置于截面以外，無論是保護還是防腐都有較大的難度，容易受到外界因素的影響。（2）在錨固區和轉向區中，比較容易有應力集中的情況，導致局部應力相對較大，所以對錨固施工提出了很高的要求。（3）體外預應力索的實際張拉力相對較小，無法最大限度發揮其強度較高的特點，而且對錨具和夾片也提出了更高的要求。（4）體外預應力筋產生的變形與混凝土無法保持一致，在此情況下容易導致預應力發生損失。

3、橋梁預應力加固技術在實際應用中的主要問題

3.1預應力張拉

為充分提高預應力早期強度，可通過摻入適量早強劑的方式而實現。正常情況下，完成混凝土的灌注施工且經過3d后便可組織預應力張拉作業，此時混凝土的強度已經上升至較高的水平，但其彈性模量依然相對較低，兩項指標出現增長沖突問題。早期混凝土可塑性較好，若采取的是預應力提早張拉的方式，此時預應力增長速度明顯加快，導致橋梁承受能力不足，隨之出現裂縫等病害。

3.2張拉力控制

在張拉力不合理的情況下，預應力加固效果將大打折扣，出現橋梁施工質量欠佳等質量問題。預應力張拉期間應兼顧各項質量影響因素，同時控制張拉力和預應力鋼筋，使其處于相協調的狀態。在各類影響因素中張拉力的影響較為顯著，通常采取的是15級油壓張拉的方式，施工人員欠缺專業技能，在實際操作中易出現不同程度的誤差。若遇到多束預應力張拉作業，該問題將更為明顯。由于每束張拉力具有差異性，因此，預應力鋼筋伸長值難以完全一致，產生的彈性模量無法統一，預應力張拉反而出現適得其反的局面，發生預應力張拉能力失控的現象。

3.3預應力管道堵塞

部分施工人員的專業水平偏低，未依據規范完成混凝土灌注作業，或是缺乏行之有效的防護措施，明顯加大預應力管道堵塞的概率，導致鋼絞線受到阻礙而無法順利通過，張拉力的作用難以得到有效發揮，預應力技術的應用效果欠佳，在影響橋梁施工質量的同時存在工期延長、成本增加等問題。針對預應力管道堵塞問題，最為關鍵的是依據規范將管道安裝到位，經過計算后確定管道鋼筋的具體位置，由此避免管道鋼筋彎曲現象，使預應力管道足夠通暢。

3.4體外施工的技術要點

（1）定位滑塊墊板和錨固支座，于橋梁底部錨桿重心處設置滑塊墊板，在橋梁兩端確定螺栓孔的位置并做好標記。（2）做好上錨固定的放樣定位工作，具體應以單梁頂面縱橫向為基準而確定，經過檢測后確定錨固點與兩端的間距。（3）設置上錨固點，若采取的是端面上錨固定的方式，則要分析預應力鋼筋的合適安裝位置，在橋面鑿出兩個斜孔（角度應與斜筋保持一致），隨后再鑿去橋面鋪裝層，在該處均勻涂抹環氧膠液，以不影響混凝土保護層厚度為基本前提，完成橋梁頂部的上錨固定作業。

結語：

綜上所述，在加固橋梁時，選擇體外預應力加固技術不僅能夠增強既定橋體自身的抗彎和抗剪承載水平，還能夠提高實際施工環節中使用材料的利用率，同時減少管道摩擦損失。且在作業時，預應力筋使用靈活，同時也具有安全可靠等特點。通常情況下，體外預應力加固技術擁有其他結構鮮明的使用優勢，如能針對具體結構調換索。隨著研究的進一步深入及新材料的不斷投入使用，必定會為體外預應力技術的不斷完善提供更好的條件，從而為橋梁體外預應力加固技術的更好發展提供廣闊前景。

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