预应力混凝土空心板桥加固设计技术探究

2014-08-15凌晓敏

黑龙江交通科技 2014年5期

凌晓敏

(武汉二航路桥特种工程有限责任公司)

1 预应力混凝土空心板桥使用情况分析

预应力混凝土空心板桥使用情况可从其结构形式以及施工工艺两个方面分析。在结构形式方面，由于我国的高速公路与城市道路都对桥梁的净空高度作出了明确的区域限制，因此普遍应用连续桥面的预应力混凝土简支空心板桥。通常情况下，跨线桥大多都会用于净空限制，连续预应力空心板桥则多用于坡桥、弯桥以及斜桥。

而施工工艺方面，先张法预应力混凝土板桥及空心板梁不仅施工周期非常的短，施工工序也十分简单，加之其用料少，维修养护的次数少，操作工序非常简单，因此受到了国内外相关专业人士的高度关注。然而，当前我国大多选择以直线配筋作为主要形式，其跨径通常限制为20～35m之间，且空心板桥的长度必须低于25m，这无疑与折线配筋的方式产生了较大差距。加之先张法预应力混凝土板桥及空心板梁都采取曲线配筋形式，就能使高性能混凝土与高强度钢绞线力学性能充分的发挥出来，也能因此而获取到相对偏大的跨径。而其横断面普遍采用矩形断面，因此又名大空板。

2 预应力混凝土空心板桥加固设计主要方式

(1)传统的设计方式。在传统结构的设计过程中，大多采取试探设计方式，但是该设计方式具有效率低以及重复设计等缺陷，且可行性也不高，大多设计都是在假设的程序中进行分析，在设计完成之后才进行统一的校核，再判断校核结果的准确性，并分析设计过程中可能会出现的各种问题，根据这些问题是当调整设计参数或者是重新设计。经过多次反复的计算与校核之后，寻求能够相关要求的最佳设计方案。可见，这种设计方式具有重复性与主观性，而且对专业设计人员也提出了较高的要求，设计人员丰富的经验及其敏锐的判断能力是决定设计质量优劣的关键性要素。但是设计结果是经由反复试验及验算之后而来，因此设计结果也存在着不确定性，通常与实际情况相背离。

(2)现代的设计方式。近几年，计算机网络技术的发展越来越迅速，并且已经广泛应用于混凝土空心板桥加固设计当中。再随着结构分析方式及技术的不断发展，有限元数值分析方法的应用在一定程度上提升了桥梁结构的设计方式与分析方法。再加之计算机的高校运算程序已经逐步取代手工计算方式，使运算效率与运算准确性都因此而得以有效的提升。当前设计人员普遍使用的计算分析手段有梁格法、比拟正交异性板法、有限元法、铰接板法等。在结构分析相关理论逐渐完善的驱动力下，各种分析方法也在逐渐的精确。同时，计算机的编程技术也朝着人性化和工具化的方向发展，各种软件产品被开发出来并普及应用。但是，这些计算方法同样要求设计人员具备丰富的专业理论，因此也体现出较为明显的复杂性，以至于成为许多大型工程设计环节的唯一设计软件。

3 预应力混凝土空心板桥加固设计技术

3.1 设计方案分析

针对混凝土空心板桥的加固设计，笔者结合具体情况及自身设计经验，经详细计算和分析后得出如下方案。首先，对于混凝土空心板梁板底出现的横向裂缝，以及箱梁腹板斜裂缝的加固处理，均采取粘贴钢板加固法进行。而对于其他的裂缝，则需根据实际的缝宽，结合施工地具体情况，选择采取压力灌浆封孔法或者是表面涂层封闭法。其次，对于桥梁空心板铰缝出现的混凝土脱落与渗水情况，则需采取压力注胶法从铰缝的下部对混凝土空心板桥进行粘钢加固，即在空心板铰缝处进行锚固钢板加固，使各板横向之间的联系更加密切，从而使其受力性能因此而得到改善。此外，针对混凝土空心板桥上部结构加固，则需对混凝土空心板桥施加以横向的预应力。在预应力钢筋选择上，在符合相关要求的前提下，可选择使用预应力混凝土用螺纹钢筋，以螺母锚固为主要方式，确保螺母同样符合相关规定。

3.2 施工工艺分析

(1)锚杆垫板的粘贴工艺

锚杆垫板的粘贴主要从以下几个步骤实现。第一步:对粘钢区混凝土的表面进行处理。根据施工现场量测的定位情况，再结合设计图纸中的具体要求，于混凝土的表面部位画上锚固垫板的位置大样，然后将粘钢区表层的砂浆凿除，使混凝土充分外露出来，产生具有一定平整性的粗糙面。针对表面不平整的地方，还需以尖凿将其轻凿整平。接着还需将表面的浮浆清除，所选器材为钢丝轮，将表层的松散物成功剔除之后，再以压缩空气将表面残留的粉尘吹净，即可以工业丙酮将表面拭擦干净。第二步:膨胀螺杆的埋植需要打盲孔，而在钻孔打盲孔之前，需测定预应力的管道位置以及混凝土空心板桥底板的钢筋位置，所选仪器为钢筋保护层测定仪。以此方式防止钻孔打盲孔的时候对预应力管道产生伤害，或者是碰击到钢筋。必须强调的是，钻打深孔时，必须严格以设计图纸内容作为参照标准。第三步:以工业丙酮将粘钢区钢板及混凝土的表面进行清洗处理之后，再于钢板的粘贴面及混凝土的表面上涂抹粘钢胶，涂抹时必须严格控制力度与厚薄，接着再将钢板进行粘贴。第四步:锚固垫板成功粘合之后，即可添加垫片并将螺母进行紧固处理，以交替的方式将加压螺杆拧紧。此时，剩出的粘钢胶就会被挤出，密贴效果更佳明显。与此同时，还需缓慢敲打钢板，促使粘钢胶保持极好的饱满性。第五步:钢板粘胶达到凝固状态之后，还需用小锤轻击钢板，并仔细聆听锤击音响，从中判断粘贴效果。假如锚固区有效粘结面积低于九成，则需重新进行粘贴。

(2)预应力混凝土空心板桥梁底施工工艺

梁底施工也分五步进行。第一步:下料，并将钢筋表面的锈斑除去，清洗表面污物，再实施防腐措施。第二步:检验锚固垫板，确定符合相关标准之后，即可将预应力钢筋插入其中，在将端头螺母安装成功之后将其禁固处理。以小型的千斤顶作为施工器材实施单端张拉操作，张拉的顺序设定为从中间扩散到两边。第三步:在预应力钢筋张拉程序中，还需保证千斤顶的主缸内拥有充足的油量，当钢筋处于略紧状态时，需要对千斤顶与锚母的位置进行适当调整，确保千斤顶、锚具以及孔道的轴线始终处于吻合状态。此外，还应保证钢绞线的受力维持均匀，当钢绞线达到初应力0.1σk时，需要标记实际伸长量，再仔细查看是否存在着滑丝的情况。第四步:进行张拉操作时，应选择单端张拉法，且升压千斤顶时应保持匀速。至控制应力的时候，需进行鸣号，保持张拉力稳定。进行五分钟持荷的同时，对伸长量进行测量，查看与计算值之间的吻合度。第五步:张拉结束之后，以圆盘切割机将对于部分的钢筋切除，并给予外露钢筋防锈措施。

(3)对预应力钢筋进行防腐的施工工艺

首先以清洗剂作为原材料，清洗钢筋表面的污物与锈迹，再以钢丝刷对钢筋进行打磨，使其呈现出光泽的状态。接着在钢筋表面涂刷防锈油漆，以四层为最佳。涂抹程序为:环氧富锌底漆(一层)——环氧云铁中间漆(两层)——丙烯酸聚氨脂面漆(一层)。