公路桥梁预应力加固新技术的设计分析

周增强

（广州市交通设计研究院有限公司，广东广州 511400）

0 引言

公路桥梁工程在经济发展体系中占据重要位置，在国内公路桥梁施工领域有序发展进程中，逐渐研究出大规格的连续型结构，以钢材、混凝土为主要原材料，具有较强支撑性能。在工程实际开工操作时，围绕公路桥梁开展的施工规划与建设，表现出工程流程的复杂性、工艺使用标准性等特点。然而，在施工期间，材料属性、环境条件等因素，极易对工程预应力的施工修建质量造成影响。

1 公路桥梁工程中现存的预应力问题

1.1 张拉工艺问题

加强工程初始结构的整体性能，以减少产生承载力不充足因素，切实回避工程结构发生坍塌问题。在实践开工操作时，在混凝土材料中添加一定数量的早强剂，在混凝土浇筑到标准厚度时，开展力度拉张操作，最大化强化混凝土结构性能。在预应力质控区域，合理控制张拉时间。通常情况下，混凝土性能、结构成形均有时间要求。加强时间管理，确保工程性能。而混凝土强度形成速度较低时，均会增加结构性能欠佳的可能性，甚至会削弱工程结构整体的承载性能，引起裂缝问题，延缓施工进程。如果混凝土强度形成速度较高时，会减弱弹性模量的形成效果[1]。

1.2 支撑钢筋管道使用不畅问题

在操作预应力承载工艺时，需要加强流程与规则控制。由于公路桥梁工程所在位置具有地形复杂性。在开工操作、工艺实践时，施工组织应严格依据规划方案进行，全面检测工程周边情况，确保预应力方案的可用性。然而，公路桥梁工程所在位置存在地质条件不佳的问题。在设计人员策划能力欠佳、工程性能设计经验不充足的情况下，引起用于支撑的钢筋管道发生运行不畅问题，增加了预应力结构的造价成本，无法确保工程使用性能。因此，在开工修建期间，施工单位需要准确梳理可能出现的障碍因素，加强管道内部位置锁定，合理开展地质监测工作，确保工程进展顺利。

2 加强预应力稳固性的设计新路径

2.1 工程概述

在公路桥梁工程中，融合使用预应力加固工艺时，能够有效提升工程加固效果，展现出预应力筋的稳固性优势，确保桥梁处于正常使用状态，营造车辆安全通行的环境，具有较高的民生服务效益。

某工程大桥桥长设计为2425.4m，工程上部结构采取组合形式：连续型与变截面两种箱梁之间，添加了T型梁。工程下部结构是由矩形与柱形结构多种类型墩组合而成，桥台位置设计成肋式。

2.2 加固张拉的工艺类型与技巧

（1）横向收紧工艺。梁的两侧并不具有较大间隙，在此种情况下，沿着梁的横向，给予收紧与张拉操作。梁结构下缘对称位置，添加预应力筋，梁端适当距离位置进行弯曲处理，使用U型锚固零件，在下翼边缘位置进行锚固钢板的固定与装设。使用若干数量撑棍，有效均衡预应力筋，使其处于多组节段状态。撑棍的合理布设，能够表现出较强的支撑作用。在各节点位置，装设拉紧螺栓，有效收紧钢筋，给予较强的预应力支撑。

（2）纵向张拉工艺。以预应力筋的沿线方向，进行预应力添加，在梁底位置均匀分设预应力筋，使用导向块装设在梁两侧，使导向块处于弯起状态，以梁底竖向沿线进行张拉操纵，以此达成梁端剪力作用的控制目标。现阶段，纵向张拉工艺中，使用锚固构造方法，有两种工艺形式：梁顶、腹板。各类构造方法，在张拉处理外结构预应力时存在一定差别。此外，依据实际工程情况，可在梁底水平沿线位置上进行张拉处理。

（3）竖向张拉工艺。在部分条件下，纵向张拉工艺进展困难，可选择竖向张拉工艺。在梁肋两侧位置，均匀分设预应力筋。一般情况下，锚固装设位置选定在梁端肋侧，使用较小量、小规格的横梁，在梁肋下部结构位置进行装设。横梁装设具有开工处理的必要性，能够提升钢筋稳固性[2]。

2.3 加强预应力稳定性设计

（1）加固设计理念。在案例桥梁底部位置，存在若干数量裂缝。此种工程质量问题的诱发因素是结构刚度不达标，相应增加了工程结构挠度，由此形成较为严重的裂缝现象。对此情况，需要给予主动加固处理，确保结构预应力效果达到标准层级。在外结构位置进行预应力束布置，具有桥梁加固作用，此时桥梁荷载承重力有所增强。

主动加固操作的开工方案为：①针对已形成的裂缝，进行封闭处理，减少外界干扰物质混入，降低钢筋锈蚀病害发生；②对于病害集中区，进行钢结构性能强化处理，遏制裂缝病害恶性发展，确保结构性能；③预应力不达标的情况，成为结构裂缝形成的关键因素。因此，在进行结构加固时，需要加强预应力侧重添加，确保结构应力的施工效果与设计方案一致。

（2）设计方案。在案例桥梁工程中，以第四联梁桥发生的质量问题较为突出。结合工程结构病害的实情，给出主动加固处理方案，规划内容如下：①有效加固连续箱梁内部结构，对于外部结构预应力给予张拉处理，获取较高的预应力加固效果；②在箱梁内部张拉处理完成时，应增强箱梁底部的整体预应力。针对底部实际存在的裂缝问题，给予重点区域预应力加固处理。如果裂缝宽度不大于0.1mm，进行裂缝填充，以封闭裂缝，提升病害区的预应力加固效果。

2.4 加固工艺的施工分析

2.4.1 钢绞线选用

材料属性直接影响工程结构的加固成效。一般材料有多种选择，比如冷拉钢丝、钢绞线等。在各类材料中，钢绞线的使用具有广泛性。钢绞线在用于路桥工程时具有操作的便捷性、工程设计的美观性，是道路桥梁工程规划的最佳选择。区别于其他工程，桥梁预应力在开工操作时对钢绞线的工程消耗量需求较小，能够确保桥梁预应力工程质量，合理控制工程成本，表现出较高的施工使用优势。在选择钢绞线时，工程人员需要密切关注材料性能，使其规格、延展能力、耐久表现各项指标达标，发挥其施工加固价值。

在钢绞线使用时，会在梁体表面进行锚固，一般会使用3股钢绞线进行加固处理。材料选择：无黏结属性的钢绞线，其摩擦系数为0.004，预应力筋束为0.09；光面类型的钢绞线，其摩擦系数为0.001，预应力筋束为0.25；HDPE类型的钢绞线，其摩擦系数为0.002，预应力筋束为0.13。

2.4.2 锚具选用

锚具可用类型较多，每种锚具形成的损失有差别。因此，加强锚具选用，减少加固损失较为关键。工程实践发现：道路桥梁工程中，在进行预应力加固操作时，选用的锚具性能，需要同时具备机械类、摩擦类两种锚具性能，以展现出锚具使用价值。假设锚具性能的变化值为△L，性能包括回缩力、接缝压密性。单个锚具、单个接缝操作时，锚具使用的操作规范内容为：夹片锚具，在有顶压条件下，△L取值4，在没有顶压作用时，△L取值6；墩头锚具的△L取值为1。

2.4.3 裂缝问题处理

在路桥工程中，混凝土裂缝问题具有发生的高频性，在大规格桥梁项目中更为严重。借助预应力工法，能够有效降低混凝土裂缝产生情况，确保工程结构整体性能。结合预应力工艺的实践应用，在处理裂缝问题时，对受拉区工程进行压力添加，以此确保张拉加固效果，增强受到张拉作用的钢筋稳固性[3]。

（1）当裂缝宽度不小于0.15mm时，采取灌浆法给予处理，材料使用A级环氧灌封胶。

（2）当裂缝宽度处于0.15mm以内时，进行表层封闭处理。与此同时，在钢板处使用结构胶，辅以M12型号的螺栓加以固定。

2.4.4 保持支撑钢筋管道使用的通畅性

针对支撑管道运行不畅问题，施工单位需要依据管道规范标准，有序完成管道安装，准确获取管道钢筋的实际操作方位，减少管道钢筋发生弯曲的可能性，维持管道使用的通畅性。

2.4.5 外部结构施工关键点

（1）对于滑块垫板、锚固等操作位置，给予准确锁定。在桥梁底部区域，校准锚杆重心位置，进行滑块垫块的添设。在桥梁两侧，准确获取螺栓孔方位，给予醒目标识。

（2）在上锚固定操作中，同时落实放样位置锁定处理。在位置获取时，以单梁顶面材料沿线的水平与竖直两个方向为参照，给予相应检测，综合获取锚固节点距离梁两侧的长度。

（3）合理设计锚固节点。如果在断面表面进行上锚加固处理，需要综合测定预应力钢筋的实际装设点位。在桥面做出两个孔，孔的倾斜角度与钢筋相同。去除桥面铺装材料，在此位置使用环氧胶液，确保胶液涂用的均匀性，减少对混凝土防护层产生不利作用，在桥梁顶区规范完成上锚固定处理。

2.4.6 张拉时间问题处理

一般情况下，张拉持荷时间为5min。张拉操作时，采取对称张拉形式，由中间为张拉作用起点，两端作用力保持对称，以保持结构平稳。两侧钢丝绳的分设数量需要控制在3根以内。钢丝绳一般情况的标准性能：强度为1670MPa。此时，张拉作用力需要控制为钢丝绳标准强度的一半，即835MPa。

3 结论

综上所述，结合现阶段公路桥梁工程的全局规划情况，在工程方面需要继续增强预应力的支撑作用，深化其加固能效，拓宽预应力工艺的可用条件。依据实例工程中的加固修建情况，进行工程总结、工艺分析、技术完善，逐步获取较高操作性的工艺体系，以较强的预应力效果，确保工程安全，带动公路桥梁交通事业有序发展。