体外预应力技术在连续梁桥加固中的运用

庞少亭

摘  要：预应力技术为桥梁结构加固与承载力提升提供一种新兴、有效的技术方法。文章结合连续梁桥工程施工的重难点，阐述体外预应力技术应用的必要性，并以某跨等截面连续梁桥加固为实例，拟定选用体外预应力技术。实桥试验表明，该技术符合连续桥梁的力学性能要求，充分保证了工程结构的安稳性，符合工程现实需求。

关键词：连续梁桥;加固技术;体外预应力技术;具体应用

中图分类号：U445.7+2      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）06-0169-02

新时期下，我国交通运行体系连续完善，各类交通运输技术性能不断改良，应用范畴也相应拓展。但是诊断公路交通中的桥梁施工，依然存在诸多问题，尤其是一些桥梁经长期使用后，其承载力与稳定性能持续降低。在这样的情景下，加强相应桥梁加固技术改造具有很大现实意义，很多桥梁工程也陆续进行改造作业，体外预应力技术就是其中重要技术之一。

1 连续梁桥特征

目前国内大部分工程桥梁连续梁主要采用跨度为80m跨、64m跨箱梁，上述设施自体重量相对较大，在施工现场环境复杂多变、桥梁结构设计缺乏合理性等多种因素的作用下，为保证工程整体施工质量，经常采用现场浇筑法进行施工作业，此时工程施工难度进一步增加。

对桥梁工程沉降量严格控制的问题。相关施工规范对沉降量之间的差值做出了严格限制。这主要是因为静不定结构、相邻墩台等結构匀称性沉降量差值对工程施工的整体质量产生深刻影响，以及对施工技术的类型与应用形式产生影响的缘故。故此，在桥梁工程施工期间，一定要对各类参数进行严格把关，使其满足外静定结构的允许值，同时也要参照工程具体施工现状并参照附加值对有关参数进行科学整改[1]。

2 工程概况

本桥梁工程施工设计方案是梁式桥中常见的三跨连续梁，主梁是用等截面混凝土箱梁构成的，同时利用横隔板相连接方式增强其横向刚度水平。桥面设置为双向四车道。

因为该桥梁工程长期运行期间没有得到良好维修与保养，以致各个结构、零件出现不同程度的破损，在对该连续桥梁整体检查的过程中，发现混凝土箱梁腹板、底板分别出现斜向裂缝、横向裂缝，且横向裂缝穿过底板，腹板斜向裂缝广泛覆盖腹板[2]。与此同时，桥面也产生较明显的位移，现场测量到的线型和原设计线型之间存在较大差异，中间75m主跨跨中下凹现象极为显著，挠度为624mm;两侧跨跨中都朝上，50m、46.5m边跨起拱幅度分别为7mm、18mm。此外，现场勘察过程中还发现该桥梁工程还滞留部分施工质量缺陷，例如箱梁混凝土表层存有蜂窝麻面、顶板底存有较多孔洞没有封闭、部分区段混凝土脱落、底板与齿板维持存有钢模没有完全拆除。

3 体外预应力加固法

3.1 技术优势分析

体外预应力技术在应用期间，将预应力索安放在梁的主体结构外，利用两侧的锚固及梁中的转向装备，和梁体连为一体。其是强化结构稳定性的最有效方法，当下在旧桥结构加固领域有较广泛应用。预应力加固技术具有如下优点：（1）使用率高，布设过程灵活，可结合桥梁工程实况经整体或局部加固;（2）锚固构件规格相对窄小，能明显提升结构的承载能力，能恢复结构受力状态与设计线型;（3）和初始结构不会产生粘结，应力波动量小，有益于增强结构的受力性能;（4）可结合主观需求调整或更换体外索，为使用期间维修与更换工作创造便利条件。结合本连续梁桥工程目前已经出现较大挠度、裂痕现象较为明显的现状，在选择加固技术过程中，一方面要能提升其承载能力，另一方面也要促进原设计线型的恢复进程。体外预应力技术满足了以上两点要求，故此拟定应用该方法进行工程加工设计[3]。

3.2 加固过程

（1）布设体外预应力筋。为预防边跨结构出现梁体上拱的现象，决定将预应力布设在梁体上端，直至中跨后部。为防止主梁跨中挠度过大与主梁下界应力过大的问题，可应用支点上部转向块与跨中两点下部转向块的转向力，促使主跨预应力钢筋布设从支点上界缓缓转移至跨中下界[4]。（2）钻孔位置放样。明确箱梁原底板钢束所处方位后，对坐落在顶部及两侧的上锚固点进行施工，明确其穿出方位，预设在顶部穿出斜孔，保证其和力筋角度间的统一性。整体清除顶部及底部的混凝土，在钢筋位置进行上锚固点施工，在以上施工作业中要确保锚固点位置存有较多的混凝土层。针对腹板结构的锚固施工作业，最大的难点是在腹板上进行的打孔工作，一定要确保钻孔方位的精确度。若以上钻孔和钢筋施工存在冲突，建议适度对钻孔方位进行调整，均可处于箍筋内侧。结合工程施工设计图纸，在新增设齿板部位钻孔，并保证钻孔深度和锚筋敷设深度的一致性，孔位应与构造筋存在一定间距，孔道要笔直，并清除孔内杂物，保证其洁净度与干燥性[5]。（3）植筋施工。利用结构胶将植筋植入至孔内。去除锚筋表层的锈迹，把其缓慢的插放到孔道底部，并旋转钢筋，以促使结构胶由孔口溢出，尽可能排出孔中空气，并清除多余的胶质，在以上工序整体结束后，科学养护。（4）施工齿板混凝土。在混凝土浇筑作业前期，建议清理桥梁结构表层上的混凝土，继而严格依照工程施工设计图纸安装模板，浇筑混凝土形成齿板后，进行合理养护。（5）体外预应力束下料与穿束。结合体外预应力极限应力、整个桥梁工程的受力与变形等多种因素，结合测算结果明确预应力束下料长度。应用手工穿束方法，穿束施工结束利用人为牵引方式将其顺直，锚固端外露长度务必和张拉工艺规定相一致[6]。（6）体外预应力束张拉。对预应力束给予张拉措施。利用超张拉式数次张拉法降低由张拉次序诱发弹性压缩的损失量，直到所有钢束达到有效设计值为止。本工程体外预应力束的张拉作业共划分为三次，前两次只对张拉中跨处预应力进行牵拉，第三次进行整体张拉。在张拉施工作业过程中，应密切观察新增设齿板及原裂缝，若有异常情况建议立即停止张拉工序，同时探查异常状况的成因。预应力筋应用张拉控制应力相对较小，可做出如下解释：a.体外预应力结构中预应力的损耗量明显小于体内筋，因为体外预应力筋在正常应用时不能长时间处于高应力状态，所以张拉控制应力应处于较低水平。b.预应力筋长时间运行时应力相对较低，有利于提升桥梁结构受力状态下的安稳性。c.应力偏低有助于降低小结构应力腐蚀发生的风险。（7）灌装、封锚。张拉工序结束后，就进入到对预应力束孔道压浆与封锚流程。综合以上论述的内容，发现体外预应力加固方法施工工艺流程繁多，但均属于预应力施工范畴中，整体来说施工难度不高，可顺利完工。

3.3 加固结果

在应用体外预应力技术加固桥梁工程过程中，需对主梁关键位置分别观测挠度与应力指标。

综合研究中的数据，发现经前两次张拉后，主跨跨中上挠，体外预应力第3次施加以后，主跨跨中纵向连续上挠，完美的抵除了局部结构下挠产生的负面影响，明显提升了结构刚度水平，与此同时边跨跨中挠度数值有一定增加幅度，削弱了边跨上挠产生的影响。整体分析，体外预应力在桥梁修复施工期间的应用，有利于恢复结构设计线型;再次检测连续梁桥外表面时发现，体外预应力加固技术对连续梁桥表面裂缝闭合过程有一定促进作用[7]。

针对各跨跨中断面，在体外预应力的作用下，結构各关键点都处于无纵向拉应力的运行状态下，并且压应力体现出充足性;因为在修复施工作业期间主跨跨中预应力增加的幅度相对较大，所以压应力冗余量也相对应增大，最大值为1.19MPa，这和后续结构受力大小分布状况相一致，因此本桥梁工程体外预应力加固设计方案科学、合理。本文只对1个断面应变测点数据变化情况做出如下统计（见表1）。

表1 断面A应变测点数据变化情况统计结果（MPa）

4 结束语

尽管目前我国交通网络建设基本完善，但是在局部地区还滞留一些问题没有被处理。国内很多桥梁工程是历史遗留的产物，对促进国民经济发展具有明显价值，加强对旧桥梁的修复、加工作业，能明显降低该类工程重建、拆除过程中浪费大量资源的问题，同时明显延长了桥梁工程的使用寿命。本次研究中所采用的体外预应力施工技术具有难度低、能有效恢复桥梁工程具备设计线型等优势特征，值得广泛推行与应用。

参考文献：

[1]方德平.体外预应力连续梁动力性能的能量法二阶分析[J].振动与冲击，2018，37（17）：135-140+154.

[2]李凤影，黄海云.某预制节段式连续梁桥设计方案的比较分析[J].广东建材，2018，34（09）：48-51.

[3]李满来.体外预应力加固桥梁转向块混凝土配制研究[J].世界桥梁，2018，46（04）：88-91.

[4]王技，钟海辉.某跨铁路连续梁桥病害分析与加固技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2018，14（07）：203-205.

[5]梅应华，胡可，陈亮，等.全体外预应力节段预制拼装箱梁桥震害研究[J].桥梁建设，2017，47（06）：54-59.

[6]王京杭.体外预应力技术在某连续梁加固施工中的应用[J].现代交通技术，2016，13（06）：72-75.

[7]孔德伟.预应力新技术在连续梁桥施工中的应用[J].民营科技，2014，14（5）：144-144.