公路桥梁常用预应力加固技术及其特点分析

2011-08-15王训昭

黑龙江交通科技 2011年6期

关键词：公路桥梁特点

王训昭

(石河子公路管理局花园镇分局)

公路桥梁常用预应力加固技术及其特点分析

王训昭

(石河子公路管理局花园镇分局)

摘要:介绍了公路桥梁预应力加固技术特点和施工要点以及几种常见的预应力加固法。

关键词:公路桥梁;常用预应力加固技术;特点

1 引言

随着我国经济的飞速发展，公路桥梁的建设也发生着日新月异的变化。由于桥梁的造价较为昂贵，所以在桥梁的建设过程中，人们总是想方设法采取各种措施来确保工程的质量。但是尽管如此，由于桥梁长期在使用环境(结构与材料的疲劳、荷载频率与作用的增加)和自然环境(温度、湿度变化、大气腐蚀)的作用下，始终会逐渐地产生不可逆转的损坏现象。因此，桥梁技术中的加固措施就成为了公路桥梁工程中备受关注的课题。而与传统的路桥施工技术措施相比，预应力技术虽然起步较晚，但其发展却异常迅速。预应力技术措施不仅应用于公路桥梁的结构，而且近年来公路桥梁施工中还越来越多地应用到了预应力加固法，相信其应用前景还会与日俱增。

2 公路桥梁几种常用的预应力加固技术

2.1 横向预应力加固技术

当钢筋混凝土或者预应力混凝土桥梁两端的间隙较小时，为了防止在主梁的端部进行张拉，通常可采用横向预应力加固技术。该技术是在主梁下缘的对称梁中线处进行预应力筋的安装，并在距梁端的适当距离位置进行弯起，然后通过支点来锚固在主梁端部的锚固钢板上面，其锚固钢板呈“U”字形套在主梁端部的下翼缘上面。其水平段内预应力筋通过撑棍来分成若干段，同时两端的撑棍还可起到支点的用处。在每段的中点通过拉紧螺栓来将两对称筋进行收紧，而收紧的过程中即在拉杆产生预应力，最终主梁由于受到锚固钢板上传来的预压力，同时预应力筋产生的负弯矩由于预应力筋多为水平的直线形，在梁的两端向上弯曲不多，因而这种加固方法只能有效的减小梁中的正弯矩，而对减小梁端的剪力帮助不大。

2.2 纵向预应力加固技术

所谓纵向预应力加固技术就是沿着预应力筋轴线的方向来进行预应力施加的技术。其预应力筋沿着主梁底部布置，并在梁两端设置导向块的位置弯起，然后锚固在主粱的顶板或腹板上，再沿着主梁进行纵向的张拉，以此来降低梁端的剪力。其锚固构造为纵向张拉的锚固构造，通常主要包括两种，腹板锚固和梁顶锚固。其中，腹板锚固当桥面的交通量较大而不能进行交通中断时，可以把预应力筋锚固在主梁的腹板上，其具体的做法包括钢销锚固法和钢板锚固法，其中钢板锚固法有着传力均匀、锚固力大、对梁体影响不大、进行钢板夹持的螺栓孔比较小等优点。梁顶锚固在锚固之前，只在横隔梁和桥面板上开凿和斜筋倾斜的方向一致的斜孔，而穿过预应力筋之后，在斜孔的周围应按钢垫板尺寸把桥面板凿出凹槽，并用环氧砂浆把垫板粘牢。而预应力筋在张拉之后锚固在桥面板上，最后将锚头封闭在桥面铺装混凝土内。这种锚固方法的优点是凿开桥面板少量混凝土，即可在桥面进行锚固施工。预应力筋张拉方法与其构造形式有关，张拉位置可以在梁顶沿斜筋方向张拉，亦可在梁底沿水平方向张拉。在张拉时应对称桥中线进行，对于同一根梁张拉应对称同步进行，使梁的两侧钢筋具有相同的应力状态。预应力的张拉程序与预应力混凝土梁的相同。预应力筋的张拉形式主要有手动葫芦张拉法、电热法张拉法、千斤顶张拉法等。设计预应力可通过粘贴应变片、千斤顶读表、测量张拉预应力筋的变形量以及测定预应力筋的自振频率等方法测量。

2.3 竖向预应力加固技术

当采用上述两种预应力加固技术都不便施工的时候，还可采用竖向预应力加固技术。该技术通过在梁肋的两侧进行预应力筋的对称布置，一般在梁端肋侧锚固，在预应力筋中部竖直向上张拉，在梁肋底部用小横梁固定预应力。这种方法克服了纵向应力损失大而张拉行程短、张拉力大的缺点，减小了张拉力、增大了行程，也降低了张拉力损失，同时可以对预应力筋施加较高的预应力，能有效的弥合旧桥梁体原有的裂缝。预应力张拉可以一片梁一片梁进行，但必须对称于中线张拉，这样可以减小弹性压缩损失的不均匀性。横梁的作用在于固定竖向张拉产生的钢筋预应力，根据具体情况，横梁可以设计成锚固于梁肋上不能滑动预应力筋的固定支点或可以在梁底活动的活动支点。横梁位置最好在张拉点，这样可以减小因横梁固定点与张拉点不同而造成的张拉力损失。

3 公路桥梁常用预应力加固技术的特点分析

在公路桥梁施工中，预应力加固法主要被用于包括连续体系梁、悬臂梁、简支梁桥等在内的梁式桥在其正常使用极限状态出现超限情况下的的结构加固。而通过对于已建路桥来进行预应力加固，不但可以达到降低或者消除裂缝的目的，还有助于减小梁体的挠度，并且使结构各个截面的应力状态都可以得到有效改善。另外，采用预应力技术来对公路路桥结构进行加固时还有很多的优点:第一，在施工过程中，可以不使交通中断或者是仅仅需要在短时间内进行交通限制，所以对于路桥桥上的交通影响非常小;第二，其所需要的人员、设备较少，且布置简单并可以调整，经济效益良好，施工周期也较短;第三，有利于维护修补，而且能够随时对预应力筋进行更换;第四，因为此方法所增加的恒荷载不多，所以可以通过对原结构当中的应力情况进行能动地调节，来达到有效加固路桥结构的目的;第五，预应力加固法还可以做到不影响其桥下净室，而且无需抬高路桥表面的标高，对路桥的损伤也非常小;第六，其还可以较大幅度地对已建路桥的结构刚度和承载能力进行有效的提高，并且能够对原结构的挠度和裂缝进行有效的控制，从而使裂缝能够得到部分甚至全部的闭合，并使挠度得到大幅度降低。第七，预应力技术不仅能够被用在加固中小跨度、简支结构体系的路桥结构当中，还可以被用在加固大中跨度、连续体系的路桥结构。