体外预应力加固技术在桥梁中的施工方法

吴磊　张蒙

摘要：伴随社会经济的快速发展，我国公路网基本完善，但桥梁抗震性差、承载力低等问题仍然存在，为避免对桥梁工程使用性能及安全性造成极大影响，必须采取科学有效的加固方式提升桥梁承载力，以此满足交通运输发展需求。体外预应力是桥梁加固的主要技术之一，其特点为施工简便、改善结构应力状态及提升结构承载力及抗裂度。为此本文在充分了解体外索加固桥梁设计理论的基础上，通过具体案例，对其施工要点进行了分析与探究。

关键词：体外预应力；桥梁工程；施工要点

一、体外索加固桥梁的设计理论分析

为满足旧桥加固后承载力设计要求，通常都会选取折线形作为体外索，以此达到梁正截面抗弯强度及抗剪强度需求。无粘结钢绞线、粗钢筋及槽钢为构成体外索的主要材料。体外索在进行桥梁受弯构件加固施工时，梁的承载力可通过偏心构件进行计算及检验。假设其为无粘结部分预应力混凝土结构，则截面受弯被损坏时，梁内非预应力钢筋满足屈服标准，但预应力钢筋无法满足极限强度要求，此时可对使用环节的应力、结构变形等进行计算及检验。根据加筋梁组合结构需探讨其受力、使用性能。作为一种后张法无粘结预应力张拉技术，桥梁体外预应力加固可改善桥梁受力情况，是桥梁承载力得以提升的重要方式。桥梁加固后使用性能更为优越，更能延长其使用寿命。

二、工程案例

某桥梁工程为钢筋混凝土T型梁桥，其平均跨距为13m。多种因素影响下，桥梁下缘混凝土已经出现损坏现象，局部混凝土已脱落，且产生纵向贯通裂缝，主钢筋锈蚀问题严重。为此必须对桥梁进行加固处理。施工前，必须先将松动的混凝土凿除，随后将其锈蚀问题清理干净，一般选用钢丝刷即可，同时挂模浇筑C50混凝土进行处理。最后实行体外预应力加固施工。

三、桥梁加固中体外预应力施工要点

1、人孔开设

在各箱各跨对应桥面部位布设施工人孔，以施工人员出入箱梁方便作为孔洞开设尺寸标准。随后将箱梁内杂物清理干净，根据设计要求，放出箱梁内部尺寸。

2、转向结构施工

因体外预应力钢索施加于箱梁内，为降低损坏原桥的程度，可选取钢结构作为体外钢索的转向结构，且在箱外进行钢结构放线定位、加工预制，要求以满焊的形式焊接全部钢制构件，保证受力符合设计要求。钢结构形成骨架后，可选取钢板粘结钢制构件和箱内混凝土接触面，且将C50钢纤维混凝土粘结到两个钢板之间进行填实处理。在墩顶横梁位置体外钢索应及时进行开槽偏转施工，但在墩顶专向钢管就位后，需在6到8cm之间控制桥面上下层钢筋距离。但这种情况下，安装直径133mm转向钢管难度较大，且不得断开桥面第一排受力钢筋，因此必须切除墩顶横梁桥面第二排横向钢筋，要求先加固处理横梁范围外的第二排横向钢筋，随后切断该钢筋。试安定位转向钢管后，需将环氧砂浆铺设到横梁范围内，随后再次安装钢筋，且焊接桥面钢筋。按照设计规定，与桥梁箱梁实际尺寸相结合，按照“墩顶靠上、转向贴底”的规定，对墩顶位置进行确定，并安装转向钢管，随后将C50钢纤维混凝土浇筑到墩顶开槽位置。全部暴露于空气中的铁件必须进行环氧树脂防腐处理。

3、梁裂缝修补

桥梁连续箱梁跨中下挠较大，墩顶范围内极易出现桥面裂缝。跨中位置往往在箱梁底板、腹板与翼板位置产生裂缝。为准确普查裂缝，确定裂缝实际情况，一般可选取专门检查仪器进行处理，随后将0.3mm以上裂缝全部封闭。将高分子材料通过插入压浆嘴向裂缝内压入，并充分填满。

4、穿索及预应力张拉

根据工程建设需求，可将无粘结预应力钢绞线（4根）配置到各片T型梁上，总量为16根。为保证各片量均匀受力，分2此张拉两端。交叉布设固定端和张拉段，855mpa为预应力钢绞线张拉控制应力，622.5mpa为有效预应力。要求施工应用中，必须标注好所有无粘结钢绞线，随后向钢栓孔洞内穿入钢绞线，并做好位置调整工作。待锚杯、夹片外螺母、千斤顶及张拉配件安装以后，即可张拉预应力。在梁两侧选取一端张拉法对钢绞线逐根进行对称张拉。张拉施工中必须对所有主梁跨中挠度、裂缝闭合状况进行实时观测。

四、桥梁加固中体外预应力施工注意事项

1、防松套。选取单孔夹片式锚具用于桥梁工程体外预应力索锚固体系，100kN与120kN为设计控制索力。长期振动荷载作用下，将导致锚具夹片松散，或锚具失锚，为避免这种问题出现，可选取防松套作为夹片防松装置。除此之外，必须将弹簧垫套设置到防松套和锚具夹片问，保证三夹片能够均匀受力，进而达到减振的功效。

2、钢销栓与转向块

作为桥梁工程加固的主要构件，钢销栓与转向块装置极为重要。为全面提升工程质量，必须做到以下几点：

第一，与张锚体系锚固需求、传力作用相符。选取钢板焊接转向块，确保预应力快速传递；

第二，体外索预应力张拉之后，在索力影响下，针对混凝土孔壁销栓可起到挤压作用，销栓选用时，必须对混凝土洞口尺寸、混凝土强度等级等因素进行综合考虑，进而达到混凝土局部承压规定；

第三，索力影响下，锚具锚环产生的挤压力将作用于钢栓，此时需加工平面至锚下栓体表面，该平面应确保受力稳定，且垂直于体外索。

3、张锚体系的保护

体外预应力索选取无粘结钢绞线，为满足预应力索保护需求，必须将油脂、塑料护套裹于其外侧，增强其耐久性。选取玻璃丝布包裹油脂的方式对张锚体系两端锚具、防松套进行充分防護。

五、结束语

综上所述，针对现有桥梁维修、养护问题，必须根据工程实际情况，合理选用加固施工技术。本文选取体外预应力技术加固桥梁，具体结论如下：

（1）作为桥梁加固的主要技术之一，体外索加固施工优势较为突出，值得广泛应用及推广。

（2）正常使用环节体外预应力加固技术可对主梁的工作性能改善，减小裂缝宽度，降低扰度，是结构耐久性有效增强的重要途径。

（3）根据具体工程案例，对体外预应力技术在桥梁加固中的施工要点进行分析，合理选用转向结构，做好张拉预应力工作。为达到减振功效，要求合理设置防松套，且做好张锚体系保护工作，全面提升桥梁工程质量。