预应力加固技术在桥梁施工中的应用

2013-08-15叶国文

江西建材 2013年3期

叶国文

(江西省赣州昌顺工程建设监理有限公司，江西赣州 341000)

1 公路桥梁加固要遵循的原则

我国现有的公路桥梁设计标准是上世纪九十年代颁布的，而随着经济的飞速发展，交通运输业对于公路桥梁的承载能力的要求也越来越高，只满足现有标准所建设的公路桥梁已经无法满足现阶段车辆的通行要求，同时，车辆超载现象的严重也对公路桥梁的承载能力产生巨大压力，为人们的生命安全埋下众多隐患。因此，对公路桥梁进行加固已成为目前人们越来越关注的问题，在公路桥梁加固工作中，要遵循两个原则:

(1)做好维修前的检测。在对公路桥梁进行加固前，要对需要加固的桥梁进行整体检测，对桥梁的损坏程度进行分析，根据结果计算桥梁的实际运输能力，分析损坏程度对桥梁承载力和耐久性所造成的影响。

(2)合理选择加固方式。对桥梁进行加固时，尽量提高桥梁的承重能力是最终目的，但是也要考虑到施工的成本问题，不能无限制消耗材料，无视成本，而且，要考虑施工速度，避免对交通的正常运行影响时间过长。

因此，在选用桥梁的加固方式时，要根据实际情况作具体分析，不能一味照搬别人的成功经验，要根据桥梁的不同结构特点，选择合理加固方式，既可以使加固后的桥梁作用得到最充分的发挥，又必须对施工的成本进行控制。

2 体外预应力加固体系

2.1 加固原理

以高强钢丝，钢绞线或高强度粗钢筋等作为施力工具，对梁体施加体外预应力，以预应力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善桥梁使用性能和提高结构承载力的目的。体外预应力加固是目前公路桥梁改造工程中采用较多的加固方法，特别适用于大跨径预应力混凝土连续箱梁和连续T构箱梁桥的加固。

2.2 加固方法

2.2.1 外部预应力钢索加固法

一般采用预应力钢丝束或钢绞线，沿梁肋侧面按某种线形设置，通过张拉实现体外预应力。在桥梁底部设置定位节点，对钢索进行定位和固定，通常会在钢索固定后用混凝土进行包裹，既可以加大强度，又可以防止钢索接触空气而发生锈蚀。

2.2.2 下撑式预应力拉杆加固法

可以分为直线式、折线式和混合式等多种形式，适用于不同类型的桥梁，应用范围较为广泛和全面。

2.3 技术特点

优点:(1)能充分利用加固材料，能够较大幅度地提高结构的承载能力和结构刚度;(2)体外钢索变化幅度小且便于更换;(3)结构简单，便于施工;(4)对桥梁本体影响小，保障桥梁本体强度;(5)设计施工在桥梁主体外部进行，不影响桥梁的正常通行;(6)所需设备简单，施工工期短，经济效益显著。

不足:体外受力钢筋易损坏，需要频繁检测和更换;体外预应力结构在极限状态下可能会因为延性不足导致失去应有效果等。

2.4 注意事项

(1)根据被加固的受力要求和加固施工条件，合理选择体外预应力筋的布置和张拉方案;

(2)对体外预应力筋锚固和转向装置进行结构设计时要细致谨慎，坚实可靠的锚固是结构安全工作的基础;

(3)对体外预应力的相关设备和装置进行防腐防锈处理，加长使用期限。

3 有粘结预应力加固体系

3.1 加固原理

利用锚固于被加固梁体的小直径预应力筋，对桥梁世家预应力，然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆，将预应力筋与被加固桥梁粘结为一体，构成有粘结预应力加固体系。

3.2 加固方式

3.2.1 材料选择

(1)要选择抗拉性能出众的预应力筋，对于预应力筋的固定方式也要根据情况而调整，一般采用锚固于梁体上的支承角钢固定，而支撑角钢与被固定梁体的锚固方式取决于原梁钢筋布置的具体情况。

(2)要选择高性能的抗拉复合砂浆。有粘结预应力加固体系，依靠喷注的高性能抗拉复合砂浆，将预应力筋与被加固梁体粘结为一体，因此对复合砂浆的高粘结强度依赖很大，而复合砂浆的高抗拉性能是控制结构抗裂性、保护后加预应力钢筋免于腐蚀的前提。

3.2.2 加固方式

主要有对钢筋混凝土T形梁正截面抗弯承载力加固补强和对箱梁腹板的斜截面抗剪加固两种方式。

3.3 应用范围

有粘结预应力加固体系，以其预应力筋锚固简单，张拉施工方便和结构耐久性高的技术优势，受到国内外土木工程界的重视。因为其加固方式的自身特点，特别适用于中、小跨径的钢筋混凝土T形梁和空心板梁的加固。如对高速公路和城市立交工程中大量采用的连续箱体桥，因为其自身高度的限制，体外预应力加固应用困难，就可以采用在箱梁底部增设预应力筋，然后喷注高性能抗拉复合砂浆的方式来实现桥梁的加固。

3.4 技术特点

(1)可以最大限度发挥后加补强材料的作用，提高材料利用效率;

(2)复合砂浆保护层可以有效保护钢筋免于锈蚀，提高结构耐久性，从而延长结构的使用寿命;

(3)依靠小型锚具和高性能抗拉复合砂浆粘结对预应力钢筋进行双重锚固，更加安全可靠。

4 高强复合纤维预应力加固体系

4.1 加固原理

高强复合纤维预应力加固体系是采用锚固、粘贴在梁体外部(或箱内)的高强复合纤维布条(或板条)对梁体施加预应力，其关键技术是解决适应于桥梁加固现场施工的预应力纤维布(板)的张拉和锚固问题。

4.2 加固方式

高强复合纤维是由高强玻璃纤维与凯芙拉编织布，特种环氧树脂在施工现场充分湿合而成的高强复合材料。通过采用特种环氧树脂将复合双向纤维材料粘贴于混凝土表面，补强加固结构构件以及改善构件受力性能。

4.3 技术特点

与传统加固技术相比，高强复合纤维预应力加固体系具有强度高、造价低，有较好的柔韧性、防冲撞性、防腐蚀性、耐久性，施工方便。同时，采用高强复合纤维材料加固后结构属于一种新型的复合结构，对于施工工艺的要求较为严格，良好的施工质量是成功完成加固工程的前提和保障，因此，对工程的施工过程要严格进行监督管理，注意以下几个问题:

(1)确认高强复合纤维材料对桥梁的作用效果，确保达到目标要求;

(2)对原梁钢筋配筋率以及纤维粘贴层数对加固效果的影响进行分析，选择最合适的施工方案，减少材料的无谓浪费;

(3)确认其对抑制和减小钢筋混凝土结构的裂缝的实际效果，进而提高结构的耐久性。