公路橋梁工程應急加固中新型預應力技術的應用分析

文/余瑩

1 前言

目前我國的預應力橋梁施工技術已經成為橋梁領域的重要技術，為了滿足我國交通運行的需要，還需要加強預應力施工技術的研發，并且需要嚴格控制各個施工環節，全面提升我國橋梁工程的技術水平。

2 預應力加固技術的使用優勢

將預應力加固技術有效地使用在橋梁中，對橋梁承載能力的提升有著很大幫助，能使結構的穩定狀況符合當前實際需求。如果公路橋梁存在裂縫的狀況，就會對承載力產生影響，隨著使用時間的推移，裂縫的程度也會加大。在此狀況下，如果不及時進行修復加固，就會嚴重影響到公路橋梁整體質量。通過以往的工程經驗，在公路橋梁中應用預應力加固技術，可以有效地避免公路橋梁出現裂縫的問題。此類方法既經濟又方便快速且對交通影響小[1]。

3 公路橋梁工程應急加固中新型預應力技術的應用

3.1 預應力高強鋼絲繩抗彎加固技術

所謂預應力高強鋼絲繩抗彎加固技術就是在需要提升抗彎承載能力的橋梁梁底的外側，沿橋梁整個縱向跨度方向分布一條或多條施加了預拉力的鋼絲繩，用以抵消部分其他外荷載在梁板上所產生彎矩影響，針對此種預應力加固技術來講，主要的加固表現方式是通過在梁板底部兩端對錨具進行設置，并且在錨具上把已經安裝好的高強度低松弛預應力鋼絲繩做好安裝張拉，此種狀況下能夠對抗彎能力進行有效的提升，具體施工方法為：

第一步加工端部錨具，先計算確定端部錨具大小尺寸，確定依據為：根據預應力鋼絲繩張拉的拉力計算，確定減掉鋼絲繩孔道的凈截面積后所能承受的鋼絲繩張拉力荷載；根據梁底寬度和所需預應力鋼絲繩根數，確定鋼絲繩的布置層數，進而確定錨具的截面尺寸。在設計中，為考慮預應力鋼絲繩張拉與錨固的方便，在錨具外側制作成開口形式，開口寬度比鋼絲繩直徑寬0.5～0.6mm，所開深度將鋼絲繩有效地錨固固定即可。然后，端部錨具在制作厚度方面也要考慮后續焊接的需要，錨具長度可以根據梁底寬度確定及由鋼絲繩的受拉力所需強度確定。最后，錨具加工完成后將其焊在寬度較大的鋼板上[2]。

第二步固定錨具底座，在固定前根據設計相關要求測量梁底板，確定錨具中心線位置，根據中心線位置將梁底雕刻凹槽后，將凹槽位置打磨成粗糙平面，在方案設計錨頭的位置定位鉆孔，鉆孔植入螺桿鋼筋。在固定板結合面和混凝土表面涂抹黏合劑，迅速將固定板孔穿過螺桿并在預定位置黏合在混凝土面上。接著緊固螺栓，之后黏合劑到達規定的黏結強度后，檢查鋼板粘合穩固方可進行剩余工序施工。

第三步鋼絲繩下料，鋼絲繩下料應在拉緊而無應力狀態下進行，下料長度的精度應控制在±2.5mm 之內，下料過程需嚴格按規范操作要求執行下料，鋼絲繩的下料長度確定依據：根據梁兩端端部錨具的間距；滿足預應力鋼絲繩的工作應力計算確定。在橋梁梁底錨座安裝好后，取單根同規格的鋼絲繩作為基準鋼絲繩，根據基準鋼絲繩的張拉控制應力與現場測量的實際引伸量的關系，準確確定鋼絲繩在未張拉時的下料長度。

第四步擠壓錨頭和張拉，擠壓錨頭需選擇防銹且強度高的鋁合金材質，型式為雙孔套筒式，將尾部的鋼絲繩對折成雙股穿入擠壓錨頭內孔，為使擠壓錨頭與鋼絲繩擠壓成一體，必須采用專門設計的擠壓模具、擠壓機械對擠壓錨頭進行強力擠壓，接著將預應力鋼絲繩的一端穿入其中一端端部錨具的開口，再由另一端通過張拉器進行張拉。在張拉的長度滿足兩端的端部錨具間距時，便可把預應力鋼絲繩從端部錨具的開口嵌入，并對擠壓錨頭進行錨固固定。采用對稱的原則進行張拉，由中間往兩側對稱操作為防止整體結構產生變形、側彎或扭轉，兩側張拉鋼絲繩的數量上要接近，最多不能超2～3 根。

張拉注意事項：應嚴格按張拉規程操作，張拉施工過程中隨時觀測張拉力讀數，記錄每根鋼絲繩的應力大小，嚴格控制在張拉允許范圍內，超過和小于設計張拉應力都是不合格的。在張拉中若出現張拉應力超出設計控制應力過多才能錨固的情況，則說明鋼絲繩的下料長度不足，是不合格的；若出現張拉應力小于設計控制應力就能鎖入錨具槽口中則說明鋼絲繩的下料長度超出了要求，也屬于不合格，處理方法可以在錨具外端增加一塊厚度合適的墊片來調整到合適位置。

張拉完成后使用高強度、高性能環氧砂漿及具有良好延展性的聚合物砂漿將完成張拉后的鋼絲繩穩定固定，分別在末端錨具與錨具之間涂抹砂漿至鋼絲繩位置平梁底面，做到完全覆蓋錨具與鋼絲繩，涂上砂漿后，用與補體顏色相似的油漆涂在砂漿表面達到美觀的效果[3]。

3.2 橫向預應力鋼棒加固

此法主要應用在T 梁橋的橫隔板眾多質量問題的解決上，在實際橋梁施工或橋梁使用過程中開裂、破損等，T 梁的橫隔板如開裂會嚴重影響T 梁橫向聯結的能力，開裂造成的裂縫會隨著時間逐漸增大而損壞程度增強，最終會造成單片梁受力的情況出現并由于單梁承載能力不足而造成梁體被破壞。由此預防橋梁橫隔板早期小問題病害并及時阻止裂縫的擴張增大是此工藝方法的優勢所在，具體加固工藝流程為：工作平臺搭設-梁體鉆孔-穿入鋼棒-安裝錨具-預應力張拉-封邊填縫-防腐處理-質量驗收。

把事先加工完成的鋼支撐構件運輸到工程現場，根據工程的具體狀況做好操作平臺的安裝，并根據之前就已經設計完成的方案來做好相應位置的鉆孔工作。如果遇到受力鋼筋的狀況則需要保證兩個T 梁的孔眼保持在相同的水平線上。依據工程具體實際情況做好鉆孔位置的調整，以保證其位置符合工程要求，然后再對橫向的預應力棒進行安裝，在安裝的過程中要保證預應力棒能順利地穿過支撐構件上的孔洞，在預應力棒的兩端做好張拉螺母和錨具墊板的安裝，保證螺母是擰緊的狀態。此外，在安裝橫向預應力鋼棒之前，根據現場實際情況檢查預應力鋼棒安裝狀態，必須讓鋼支撐整體結構處于非常穩定的狀態。而在具體進行安裝的過程中，首先需要做好鋼絞線張拉連接器以及千斤頂張拉撐腳的安裝，再對千斤頂和張拉油泵進行連接，并檢查其緊密性。除此之外，在橫向預應力鋼棒安裝完成之后，必須檢查油壓泵設備，重點查看油泵油管的密封性，各項指標滿足工程標準，并讓油泵一直處于運轉的工作狀態，依據設計張拉力進行工作，并做好相關的記錄。最后還要做好相應的防腐工作，在張拉棒保護鋼管內部以及張拉棒兩端做好防腐油脂的涂刷。

應用橫向預應力鋼棒對T 梁橫隔板進行加固和恢復的可操作性工作已完成，等待驗證成功。通過預應力加固處理后的T 梁橫隔板的裂縫被鎖定在初始狀態不能再擴張延伸，甚至通過設計計算調整合理的張拉力還能將裂縫的寬度進行縮小封閉，讓此法的效果達到最優狀態。此法雖是體外預應力加固產品，但目前市面上許多產品的工藝水平已經非常高，產品自身抗老化、氧化、腐蝕性都能達到永久構造物使用的年限要求。

3.3 縱向預應力碳纖維板加固

預應力碳纖維板加固系統是一種應用于橋梁、大跨度等受彎構件的主動加固技術。通過預應力碳纖維板的張拉，提升構件的承載能力，同時減少撓度變形，減少封閉構件裂縫。其具有碳纖維材料輕質、高強、耐老化的優點，進而提升了碳纖維抗拉強度利用率。

縱向預應力碳纖維板加固施工步驟：施工之前做好準備工作；對混凝土表面進行處理；安裝碳纖維板張拉端和固定端構件的位置根據設計圖紙要求鉆孔種植高強度螺桿；螺桿固化到達一定的設計強度之后再安裝張拉端和固定端鋼構件；在碳纖維板和梁底接觸面上涂抹黏結劑，在錨具底板和梁底接觸面上涂抹黏結劑；進行碳纖維板的安裝；張拉碳纖維板然后對梁體的撓度變化進行檢測；張拉完畢后，在碳纖維板和錨固構件上涂刷一層保護涂料或飾面漆[4]。

4 結語

總的來講，當前公路橋梁在使用的應急加固中新型預應力技術越來越多，對公路橋梁的安全性以及穩定性的提升有著很大的幫助，作為施工人員需要根據公路橋梁的具體狀況選擇適合的預應力加固技術，在保證公路橋梁整體施工質量的同時，提升工程的經濟效益和社會效益。