体外预应力在旧桥加固中的应用

梁树华

摘要：早期建造的连续刚构桥已面临加固问题。该文以建成11年、跨度为（106.6＋2×160＋106.6）m的广州东南西环高速公路东圃特大桥为例，介绍了连续刚构桥体外预应力加固的施工工序、施工工艺以及注意事项。为类似加固工程施工积累了宝贵经验。

关键词：连续刚构 体外预应力 旧桥加固

1.工程概述

由于连续刚结构桥在施工过程中，预应力施加不够和预应力损失而导致预应力不足，无法达到设计要求，再加上超重车辆以及疲劳荷载的综合作用，使得桥梁出现各种病害，从而影响到桥梁的正常使用安全。以下就广州东圃特大桥为例，对使用体外预应力进行旧桥加固进行探讨。

广州东南西环高速公路东圃特大桥主航道桥是（106.6＋2×160＋106.6）m预应力混凝土连续刚构桥，左右幅分修，双向六车道。

连续刚构箱梁采用50号混凝土，墩身采用40号混凝土，承台、桩基采用30号混凝土；预应力混凝土连续刚构箱梁采用纵向、横向、竖向预应力体系。

2.体外预应力施工工序

对设置锚固块和转向块处的结构表面进行注浆封闭、清洁、凿毛等处理→用钢筋扫描仪对需植筋范围内钢筋、预应力波纹管等分布情况进行普查进行标识→根据设计图纸和梁体钢筋分布情况确定每一根植筋位置并进行标识→钻孔植筋→表面清洁→在新旧混凝土结合面涂刷界面剂→混凝土浇筑及养护→对称张拉体外预应力束→对锚头进行密封处理→体外预应力施工结束。

3.施工工艺及注意事项

3.1锚固块

本桥预应力锚固块均采用混凝土结构，通过在原结构上钻孔植埋HR335钢筋实现新旧混凝土的结合，考虑到锚固块及锚后加厚混凝土局部受力较大，在混凝土中添加一定数量的钢纤维来增加抗拉强度。由于锚固块为体外预应力的主要传力点，而且张拉吨位较大，因此施工时必须确保质量符合设计要求。

3.2锚固块施工注意事项

在施工前须对锚固块处的既有箱梁结构表面超过0.12mm裂缝注胶封闭。为加强新、旧混凝土的结合，应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将混凝土表面凿毛、并在原结构钢筋网空当处间隔一定距离凿出沟槽，沟槽深约3cm，沟槽面积应为新旧混凝土接触面积的10％左右，并尽量布置于接触面的边缘部位。

锚固块处混凝土局部受力较大，钻孔时应尽量减小对原结构混凝土及钢筋的破坏，不得任意加大钻孔直径，在灌胶前应将孔内石渣、灰尘等杂物清理干净。所有钻孔位置应避开既有箱梁的预应力钢筋，建议施工单位仔细阅看竣工图或原设计图，钻孔前先探测既有梁体预应力筋与普通钢筋的位置，将原梁体钢筋和全部钻孔位置在腹板上标记好后再开钻。钻孔施工应特别小心。

3.3转向块

本桥预应力转向块均采用混凝土结构，通过在原结构上钻孔植筋埋?16HRB335钢筋实现新旧混凝土的结合。由于转向块为体外预应力的主要传力点，而且张拉吨位较大，因此施工时必须确保质量符合设计要求。

3.4转向块施工注意事项

裂缝封闭、混凝土表面处理、钻孔植筋、涂刷界面剂、混凝土浇筑与养护等施工注意事项与锚固块中相同。

转向块处转向器安装时必须定位精准，转向器中心位置、进出口中心位置、出口中心位置与设计值误差不得大于5mm。

3.5防振限位装置

为避免预应力筋自由长度较长时产生振动，在梁内设置防振限位装置。防振限位装置结构形式、尺寸等可参照设计图中结构形式，也可由预应力索生产厂家提供。

防振限位装置为钢结构，构件采用焊接和栓接。焊接件采用围焊CO2气体保护焊，焊脚最小尺寸6mm。焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。

固定架与混凝土通过埋植螺栓与梁体连接为一个整体。螺栓为M12化学螺栓，同时用粘钢胶对支撑架型钢与混凝土表面进行粘贴。

3.6防振限位装置施工注意事项

为减少植埋螺栓对混凝土原结构破坏，钻孔应垂直锚固平面，不得任意加大钻孔直径，在灌胶前应将孔内石渣、灰尘等杂物清理干净。

所有钻孔位置应避开既有箱梁的预应力钢筋，建议施工单位仔细阅看竣工图或原设计图，钻孔前先探测既然梁体预应力筋与普通钢筋的位置，将全部钻孔位置在腹板上标记好后再开钻。植筋螺栓抗剪值应不小于26KN。

索夹位置须定位准确，索夹中心位置与索体中心位置误差不得大于2mm。施工中需根据索体、梁体的实际位置关系现场测量、放样、下料。

3.7张拉工艺

1）转向块及锚固块的混凝土应在强度和弹模均达到90％，并达到7天龄期后才能进行张拉作业。

2）预应力索锚下张拉应力控制为0.60Ryb，体外束采用整体预紧、单根张拉，千斤顶形式和吨位应与其符合。

3）预应力筋应采用分级张拉，每级张拉力不超过总张拉力的25％，每级张拉之后都要对锚固块处混凝土应力、梁体控制截面应力、墩顶墩底应力、承台应力、梁体裂缝变化情况、梁体绕度变化情况、梁端与中墩变化情况等进行检测，当发现实测值与计算值出入较大时，应立即停止张拉，分析原因，待查明原因并采取措施后才能继续张拉。

4）墩顶横隔板混凝土内穿越钢管应防止在张拉过程中移动，应采用可靠措施防止其移动，同时应确保穿越钢管与横隔板混凝土密贴，保证传力均匀。

5）在张拉结束后，单根张拉的预应力束应留有足够的锚固工作长度，为防止以后预应力松弛等情况下可以进行再次补拉。但要做好锚头和钢绞线的密封、防腐。

6）在预应力锚固后，因故必须放松时，宜采用专门的放松装置将锚具松开，任何时候不得在预应力存在拉力状态直接将锚具切去。

3.8体系防护

对暴露于结构外部的锚具应及时实施永久防护措施，防止水分、氯离子及其他有腐蚀性的介质侵入。

在张拉后的锚具夹片和无粘结筋端部，应灌满防腐油脂，并罩上塑料封端罩，达到完全密封的效果。也可以采用涂刷环氧树脂达到全封闭效果。

3.9桥面铺装切缝

张拉体外预应力前，按照每6m间距，对桥面铺装进行切缝处理，切缝深度应大于铺装厚度且尽量不切及箱梁结构层。待体外预应力施工完成，在桥面修补的同时对切缝进行修补处理。

4.结语

体外预应力加固，能提高主梁结构预应力度，充分补偿实际桥梁预应力的不足，同时体外预应力产生的附加变形能够有效改善结构的变形趋势，有效的抑制了各类病害的相互作用和发展，使结构的受力状态符合原设计状态，从而使桥梁能正常、安全使用。本次体外预应力加固为今后进行类似的加固工程积累了宝贵经验。◆