道路橋梁項目中體外預應力加固工藝的實踐探索

蘭東東

摘要 當前，我國的道路交通體系越發完善，橋梁工程的數量持續增長，對于橋梁結構的穩定性和安全性提出了更高的要求。在這種情況下，做好老舊橋梁的加固處理十分重要。文章結合具體的工程案例，分析了體外預應力技術的特點，對加固方案設計以及加固工藝、注意事項進行了討論。

關鍵詞 道路橋梁;體外預應力加固;應用實踐

中圖分類號 U445.72 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0153-03

0 引言

道路橋梁在實際運行中，因為運行環境、承受荷載等因素的影響，經常會出現各種各樣的問題，導致橋梁主體耐久性和承載能力下降。體外預應力加固技術能夠對橋梁的結構性能進行改善，提高橋梁主體的承載力、耐久性和抗裂性，對構件內部的壓力進行釋放，以此來實現對橋梁結構受力狀態的調整。

1 工程概況

某道路橋梁全長1.6 km，采用雙向六車道設計，橋面總體寬度為18.8 m，在對橋梁的橫截面結構進行設計時，選擇了箱梁結構，采用的是雙室體系，箱梁規格控制在（11.8×10.3×4.5）m，工程于2017年4月完工，并于當年6月投入使用。從保障橋梁運行安全的角度，在橋梁結構運行中，安排專人定期對橋梁進行維護和檢查，2021年初，在檢查中發現橋梁部分區域出現了開裂問題，裂縫的最大長度和寬度分別為40 cm和1.5 cm，對橋梁結構的穩定性和安全性威脅巨大，需要做好相應的處理工作。

2 體外預應力技術特點

在既有橋梁工程主體中，合理的應用體外預應力加固技術，能夠消除橋面不均衡問題，減少橋梁裂縫的出現，對橋梁的性能結構進行改善（見圖1）。體外預應力加固技術具備幾個顯著特點。

一是施工影響小。相比較常規的橋梁加固技術，在應用體外預應力加固技術來對橋梁結構進行加固的過程中，只需要對交通進行短暫限制，不需要長期阻斷交通，而且在加固施工作業環節，不會對橋梁梁體造成損傷，也不會影響路面標高和橋下凈室;二是加固效果好[1]。體外預應力加固技術的合理使用，能夠有效地減少人力及設備成本，加固效果十分顯著，可以通過較小的重量施加，實現對于橋梁結構的靈活調整。而在借助體外預應力加固技術進行加固處理后，橋梁的結構剛度能夠得到顯著提升，降低了裂縫等病害發生的概率，也可以顯著提升橋梁的承載能力;三是后期維護方便。道路橋梁工程維護中，體外預應力加固技術有著較為明顯的優勢，維護人員只需要通過更換應力筋的方式來對橋梁進行維護，而且維護期間通過定期巡查的方式，可以準確把握應力筋的實際情況，及時更換出現問題的鋼筋或者其他構件;四是施工簡單。構件內部不需要對預應力筋進行設置，體外預應力筋的預應力對于混凝土有著明確的外部作用，不會受到預應力混凝土標準的束縛，不管是設計、計算還是施工都可以依照普通混凝土構件的要求進行，縮小截面尺寸的同時，保證了混凝土部分的施工質量。

3 加固方案及設計

結合施工現場勘察、荷載試驗等措施，確定了裂縫所處位置橋梁斷面的應力校驗系數，該系數在相關規范允許值的范圍內，也表明橋梁結構整體穩定可靠，承載能力薄弱的現象只發生在局部區域[2]，不過裂縫區域結構的剛度無法很好地滿足設計標準的要求。經技術人員研究，采用常規的加固技術可以達到預期加固目標，但是作業的難度較大，而且需要投入大量的資金，還會引發長時間的交通阻斷問題。對此，在經過技術人員和專家的研究討論后，最終決定采用體外預應力加固技術。

4 體外預應力加固工藝分析

4.1 放樣定位

一是應該將滑塊墊板和錨固支座的實際位置作為參考基準，做好相應的放樣和定位工作。從實踐的角度分析，墊塊在橋梁加護作業中發揮著重要作用，工作人員在加固前的測量環節，需要從錨固中心投影點開始向跨中方向測量，將測量得到的結果標注在梁體兩側，于梁底面繪制墊塊圖案，做好螺栓孔洞標記[3];二是應該依照確定好的上錨固點來實施定位作業，合理分析不同錨固點的具體位置，保證定位方法的科學性。以梁端面上梁底部分的錨固點為例進行分析，可以直接對縱軸線進行測量，測量方向選擇從縱橋到錨固點位置。如果是以梁端為載體設置錨固點，則選擇的基準應該是梁底面垂直。橫向距離測量環節，需要參照橫橋方向，保證位置定位的精準性。

4.2 預應力設施設置

對照橋梁本身的具體情況，在錨固端預應力設置和加固環節，采用的都是C50混凝土。而考慮主箱梁與錨固端對接區域，存在混凝土結構開裂的問題，導致結構變得十分松散，因此在箱梁內設置體外預應力設施時，需要先做好清理工作，將松散的混凝土清除[4]。在錨固段和主箱梁空隙處植入鋼筋，型號為HRB335，直徑為20 mm。錨固段鋼筋插入的深度不能小于20 cm，這樣才能最大限度地保障加固效果。鋼絞線采用的是無黏結型，直徑16 mm，數量與鋼筋數量保持一致，其最大抗拉強度必須超過2 000 MPa。在完成前期布置工作后，技術人員應該開展相應的張拉試驗，確保張拉端預應力鋼束的長度在達到最大張力的情況下，能夠在60 mm以上，錨固段鋼束的張拉長度則不能低于20 mm。等到張拉作業結束后，需要使用黃油對裸露的鋼筋和鋼束進行涂抹，起到防腐蝕的效果。應該找出預應力鋼束在兩端的固定點位置，然后在其下方10 cm左右的區域，設置好防脫裝置，確保預應力鋼束在受力后能夠保持穩定連接。

4.3 錨塊施工

依照材質可以將錨塊分為幾種不同的類型：一是混凝土錨塊。混凝土錨塊應該選擇與橋梁主體結構相同類型和強度的混凝土，做好預制工作。等到混凝土達到設計強度等級后，對其表面進行處理，包括清理、打磨、鑿毛等[5]，這樣一方面可以確保錨塊各個端面的平整性，另一方面也可以為錨塊的固定提供支撐。鉆孔環節，需要保證鉆頭直徑合理，鉆孔深度恰當，保證鉆孔垂直度達標，然后清孔，確認無誤后，安放鋼筋籠，澆筑混凝土。混凝土達到設計強度等級后，可以將模板拆除;二是鋼錨塊。鋼錨塊一般采用的都是工廠預制然后運輸到施工現場進行安裝的方式，其在不同橋梁中扮演了不同的角色，發揮著不同的作用。鋼模塊可以細分為兩種，一種是摩擦力鋼錨塊，常見于新建橋梁或者投運時間較短的橋梁，如該工程，另一種是剪力鍵鋼錨塊，適用于一些老舊橋梁的加固作業。

在錨塊施工過程中，一是應該依照具體的體外預應力加固施工方案，對錨塊的相關參數進行明確，保證其預制的質量和效果;二是對于預制完成的鋼錨塊，需要做好檢查，確認其質量良好、參數準確后，對錨塊進行安放和固定[6]。為了能夠最大限度地保障橋梁結構加固的效果，在錨塊固定環節必須依照《公路橋梁加固施工技術規范》（JTG/T J23—2008）的相關要求來對混凝土進行選擇;三是需要于相應的支架位置，進行鋼筋植入操作，確保鋼筋的兩端能夠分別連接鋼錨塊和橫截面，并使用專用螺栓做好固定工作。螺栓的設計標準值如表1所示。

4.4 轉向裝置

在應用體外預應力加固技術的過程中，可以設置相應的轉向裝置，以達到最佳的加固效果（見圖2）。結合該工程的實際情況，通過對轉向裝置的合理設置，可以顯著改善和優化預應力加固的效果，促進預應力筋性能的提高。以混凝土結構為依托，轉向裝置能夠改變預應力筋的方向[7]。想要確保轉向裝置作用的充分發揮，工程技術人員在施工過程中需要對轉向裝置的精度進行嚴格把控，這樣才能避免因為轉向裝置精度失準引發的各種質量缺陷。在這種情況下，即使結構中因為局部硬化引發了附加應力，體外預應力筋也不會受到影響。

4.5 壓漿施工

從保障壓漿作業質量的角度，應該對照相應的設計標準，做好壓漿密度以及壓漿時間的嚴格管控，運用模型試驗的方法，確定工程的最佳壓漿密度和壓漿作業時間。在使用模型進行試驗的過程中，需要采用1∶1還原模型，確定好達標后的壓漿密度，并以此為基礎參數，對預應力張拉后的壓漿試驗進行計算，待試驗結束24 h并確認無誤后，才能對照試驗結果，開展實際壓漿作業。在具體施工中，為了保證壓漿效果，使得施工壓力可以達到設計標準的要求，可以使用手動壓漿劑，保持勻速穩定壓漿，保證壓漿的最終效果[8]。

5 體外預應力加固施工注意事項

5.1 做好前期清理

在實施體外預應力加固前，需要將表面松散的混凝土清除，可以使用鋼絲刷進行沖刷，去除銹蝕后，以同型號的混凝土進行修補，以此來保證橋面結構的完整性。

5.2 確定橋梁承載力

加固作業前，需要確定好橋梁的實際承載能力，依照橋梁結構的額定參數，確定好最佳的預應力支點以及梁端錨點距離。施工環節，需要重視鉆孔控制，避開橋梁內部的受力鋼筋，在孔口粘貼能夠滿足要求的碳纖維，提高混凝土的抗壓能力。鉆孔完成后，可以進行預應力的張拉作業，這個環節需要保證位置準確可靠。施工人員在整個施工過程中都不能忽視對于錨固體系的保護工作，這樣才能最大限度地保障施工體的安全性和完整性[9]。

5.3 體外預應力測定

加固結束后，需要進行預應力檢測工作，依照檢測結果判斷加固效果是否達到預期。如果沒有達到預期，則應該明確出現問題的環節，及時進行改正，將存在的質量隱患消除，以此來保證加固效果。結合該工程的實際情況，在對預應力張拉效果進行測定時，采用的是磁通量定法，其基本原理，是鋼索在外力作用下本身的內力會發生相應的變化，繼而引發電流頻率波動，如果借助專業的儀器設備，可以就電流和磁通量的變化情況進行檢測和分析，將跨中位置又或者橋梁主梁斷面的應力呈現出來。針對主梁斷面的預應力進行檢測，結果如表2所示。

由表2可以明確，第二跨和第三跨位置體外預應力鋼束張拉的數值都達到了預期，呈現出了較為理想的加固效果，能夠保障橋梁結構的穩定性和安全性[10]。另外，對比跨中下緣和支點上緣體外預應力的檢測結果，發現在第二跨及第三跨，主跨跨中截面的壓應力儲備都超過主跨支點的數值，表明橋梁整體荷載集中在跨中位置。而依照相應的受力分布特點，在實施體外預應力加固的過程中，應該重點關注兩跨中間位置的加固措施設置，這樣可以確保橋梁主體結構的穩定性和可靠性。在檢測預應力變化情況時，對照加固前的數據信息，發現裂縫的數量保持不變，也沒有出現延伸和加寬的情況，表明方案實施取得了良好的成效。

6 結語

新形勢下，道路橋梁項目質量問題受到了廣泛的關注。對于一些既有橋梁的加固，體外預應力加固技術有著非常明顯的優勢，在實際應用中，需要技術人員結合工程的實際情況，選擇恰當的加固方法，做好施工方案設計，把握好具體的施工流程，總結出施工要點和需要注意的事項，以此來將體外預應力加固技術的作用充分發揮出來。

參考文獻

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