梁式桥梁加固中体外预应力工艺的应用

涂伟标

（江西省公路桥梁工程有限公司，江西南昌330029）

0 引言

梁式桥梁加固作为一项系统性的工程，将体外预应力技术应用到加固工程中，可以提高梁式桥梁整体的稳定性。因此，对体外预应力工艺的应用要点进行分析、了解体外预应力工艺技术的操作形式、掌握技术要点，对推进梁式桥梁工程加固有着很重要的帮助。

1 梁式桥梁加固工程设计的主要原则

一是根据实际情况进行检测。梁式桥梁的结构形式都是比较独特的，需要结合实际情况做出区分，从功能、承载性能、耐久性等方面展开分析，了解不同梁式桥梁之间的差异，在加固设计前需要检测桥梁病害及损坏程度，了解形成原因，再根据需要进行评价与分析，从而了解到梁式桥梁运行的实际情况，这为后续方案的制定提供了基础。二是梁式桥梁加固设计与加宽设计应联合进行。梁式桥梁加固环节，应尽量和加宽环节同时进行，但是在梁式桥梁宽度相对较小的情况下，则应尽量联合加宽的结构，以分散梁式桥梁的荷载，从而达到加固效果提升的目的。一般来说，梁式桥梁的加固设计要和加宽设计同时进行，在宽度设计环节必须做好全面的管理和控制，以免发生新、旧梁式桥梁连接不合格的情况。三是同时采用多种补强加固的方式。梁式桥梁加固的方式主要通过配筋设置及结构尺寸的增加，来增强薄弱结构的强度，促进加固效果和性能的提升。也可以通过改变结构受力体系的方式，结合实际情况做出内力调整的处理，以减小梁式桥梁的负载影响，降低梁式桥梁的负荷，达到结构补强的效果[1]。

2 体外预应力加固技术的基本原理

梁式桥梁加固过程中，加固技术的类型较多，其中主动加固技术的效果比较好。通过新、旧混凝土联合的方式可以达到加固补强的效果，保证结构性能符合要求，提高结构的承载力。一般会选择应用预应力技术进行梁式桥梁上部结构的应力调整，达到抗变形的效果。梁式桥梁的加固施工环节应用体外预应力技术进行加固施工时，在确保原结构和应力条件不会发生任何改变的情况下，会增加混凝土材料的使用量。这是因为新增加的混凝土材料成分和原混凝土结构的变形情况不同，如果发生结构损坏的问题，即使不能达到最佳的极限状态，也能够通过增加结构尺寸的方式满足运行要求，保证结构整体性能符合运行标准，使得加固后的梁式桥梁运行更加安全、稳定。应用体外预应力加固方式，可以提高桥梁的结构性能，确保梁式桥梁的运行不会出现任何问题[2]。

3 体外预应力加固施工的工艺特点

在对梁式桥梁进行加固施工时，要结合不同病害和损坏程度来进行，加固技术的选择要符合实际情况，满足提升梁式桥梁结构性能的要求，可以灵活使用多种加固技术与措施，以保证实际应用效果合格。体外预应力技术具备较高的优势，它可以根据不同病害和损坏的情况展开处理，改善桥梁的薄弱结构部分，具备较高的灵活性。即使是连续性的施工，该技术的体外索联合锚固位置，也能够把摩擦阻力降到最低，不会因为荷载的存在而发生应力分散的情况，保证应力筋能够满足运行标准要求。这一方式的应用，还可以减小应力变化值，这不仅可以提高体外索的利用率，还能够有助于提升受力结构的性能。考虑到施工变化特点，该结构在梁式桥梁加固施工中，还可以对桥下净空、跨径以及结构美观性的提升产生一定的积极作用。与其他加固技术进行对比分析后发现，体外预应力体系的自重较小，并不需要其他加固措施就可以满足施工要求，因而加固成本比较低[3]。

4 工程概况

某混凝土连续梁式桥梁的总长度为1500m，桥面宽15m，设计为双向八车道的形式，与传统结构存在明显差异。其上部设计为挂孔状悬臂T 梁结构，孔径尺寸经过严格控制，截面设计为双向、双室结构。根据设计方案的要求，挂孔结构设计为T 形，跨度尺寸为25m，长度为24.31m。经过技术人员对梁式桥梁进行现场检测后发现，梁式桥梁的第一跨、第四跨的结构上都存在着比较多的横向裂缝与纵向裂缝，其中纵向裂缝的问题更加严重，裂缝最宽处可达1.6mm，并且已经逐步延伸到箱梁外部的腹板结构上。在体外预应力加固施工开始前，技术人员必须进行梁式桥梁结构的荷载试验检测，检测发现，该断面的应力校验系数并不是全部都在1 以内，这说明该梁式桥梁结构的受力条件和运行状况是基本正常的，但安全性储备却比较小，承载性能会呈现连续下降的趋势；此外，该梁式桥梁结构的挠度系数在1 以上，这说明刚度相对较差，并不能达到运行标准。通过对各项检测数据的分析，技术人员决定选择采用体外预应力加固的施工方式对该梁式桥梁进行处理，以保证其结构的性能合格。

4.1 体外预应力构造措施

考虑到此次梁式桥梁的结构特性和标准要求，需要在箱梁结构的内部设置预应力结构措施，以保证桥梁结构的承载性能满足要求，从而达到加固的效果。主要的加固施工方式如下：应用C50 混凝土制作锚固齿板结构，将锚固段及主箱的松散结构混凝土清理干净，然后应用直径22mm 的FRB 钢筋，将其植入到锚固结构上，深度为30cm；选择直径为14.52mm 的无黏结型钢绞线，其抗拉强度为1860MPa、抗拉控制应力为1131MPa；选择使用单端张拉的方法进行钢束张拉试验检测，且张拉段和锚固段分别预留50mm 和100mm 的长度，并将外露的材料进行防腐、防锈处理。在预应力筋的外部套上直径为110mm 的PE 管，然后涂抹黄油进行防腐处理，并保持安全距离[4]。

4.2 混凝土锚块的应用

原梁式桥梁结构表面的混凝土是比较粗糙的，在加固施工前，必须进行表面的打磨与凿毛处理，确保表面达到光滑度、整洁度要求，且不会存在任何混凝土碎渣后才能投入使用。然后，应用钻机开展钻孔作业，各项参数经过检验之后开始进行横向剪切处理，再使用刷子做进一步的清理工作。处理结束后，开始混凝土和基础结构的浇筑施工。

4.3 钢锚块的应用

对于运营时间较长的梁式桥梁，通常都会选择使用摩擦力钢锚块，应用剪力键锚块的结构，钢锚块制作结束后要做好标识，并按照要求存放至规定地点，然后再开始混凝土的铺放施工。一般来说，长期存放容易导致结构活性下降，无法和原结构融合形成整体的结构形式，可以在静置一定时间后，在表面铺洒一层湿润的材料，保证其活性符合技术标准的要求。为了使钢锚块和梁式桥梁的截面结构有效黏合，形成整体，必须植入钢筋结构，通过螺栓进行加固处理[5]。

4.4 预应力检测

体外预应力梁式桥梁加固施工技术的效果，会因为很多因素的干扰和影响而发生变化。在体外预应力加固施工环节中，体外索被设置到梁式桥梁横截面的外侧，这对于防腐要求较高，同时受外部环境的侵蚀也较为明显。在该技术的操作阶段，要按照体外预应力工艺的标准要求，对涉及的施工参数进行全面核对，确保预应力的作用效果能够全面地发挥出来，以提升梁式桥梁工程的整体性能。

5 高速公路桥梁工程常见病害问题

5.1 腐蚀问题

对于桥梁来说，腐蚀问题应重点关注。通常情况下，此类问题单从桥梁外观即能发现。常见的如桥梁表面的起皮和麻面等不良的情况，多与腐蚀病害有关。出现这样的问题，很多情况下是外界雨水侵蚀和温度变化等导致。鉴于此，在推进后续养护的过程中就应做好桥梁的巡查，且应落实好针对性的检测，以为腐蚀病害等的高效防控提供切实的保障。因此，要切实地保障桥梁的结构稳定和性能的达标，就应落实好腐蚀问题的相关处理。与此同时，还应落实好桥梁钢筋混凝土的腐蚀检测，以在存在相关问题的情况下及时进行处理，从而为桥梁结构的高效施工提供切实的保障。由此可见，推进对桥梁结构的质量检测和腐蚀防控无疑是极为重要的一项工作。

5.2 地基下降问题

桥梁在投入使用后极易出现地基下降的不良情况，出现这样的一些问题，多与地质等环境有关。因我国地域面积比较广阔，而各个地区的地质环境又有着较大的差异，而相应的桥梁施工就有着不同的施工环境。要想高效稳定地推进相关的施工，就应在正式施工之前做好精细的环境勘查，尤其应注意施工区域气候以及土质等的分析，以在这样的条件下制定合理高效的施工计划，这样即能稳定有序地推进后续的处理，地基下降等不良的情况也能得到有效的规避。

5.3 裂缝问题

此类问题也与腐蚀有着很大的关系，常见的裂缝主要有安全裂缝和非正常裂缝。就前者来说，其主要与桥梁长期运行过程中混凝土抗拉伸能力减弱有关，这样的条件下，桥梁的性能也会因此受损。鉴于此，相关工作人员在推进常规性养护的过程中就应做好对裂缝问题的防控，以做好针对性的处理。就后者来说，其多与桥梁的设计有关，设计如果出现问题，后续的结构施工等也会因此受到严重的波及。通常情况下，出现此类裂缝就应做好桥梁结构以及施工过程的精细筛查，以根据现实的情况做好处理，这样桥梁的后续使用才能得到切实的保障。

6 高速公路桥梁工程检测技术及实施要点

6.1 桥梁上部结构检查

其一，对桥梁表面进行检查，确定是否存在蜂窝麻面和风化剥落等病害，尤其应注意混凝土表面碳化情况的检查。对于在检查中发现的梁体被水侵蚀的情况来说，应做好精细的记录和分析，以为后续的针对性补救提供一定的参考。其二，应重点检查装配式梁桥的联结部位，确定其是否存在缺损的不良情况。与此同时，还应重点检查预应力梁体的锚固部分，确定该部位的混凝土是否有开裂的不良情况。不仅如此，还应检查空心板的铰缝，确定该部分混凝土是否有破损和脱落的不良情况，以根据现实的情况及时做好处理。其三，桥梁的支座检查重在确定组件是否完好，同时还应检查表面有无脱空和断裂的不良情况。其中涉及的活动支座也应重点检查，确定其运转以及位移量等的稳定，且应做好固定支座锚固的精细检查，为后续结构的稳定处理提供保障。与此同时，还应认真检查简易支座的油毡，确定其功能的稳定，另外所涉及的橡胶支座以及固定螺栓等也应确保处在既定的标准条件下，这样才能为相关的技术处理提供强有力的支持。

6.2 桥梁下部结构检查

桥梁下部结构的检查工作应重点关注桥墩和桥台以及翼墙等部分，重点关注以下几点：其一，桥墩主要由墩身和盖梁以及系梁等部分组成，因各个部分的病害不同，因此应区别处理。在具体推进检查的过程中就应保证严谨精细。对于盖梁部分的检查来说，关注挡块以及桥梁安全保护区等相关的处理，以基于现实的情况做好针对性的补救。其二，对于桥台来说，其主要包括台身和台帽两个部分，此处经常出现混凝土剥落和钢筋锈蚀等的不良情况，如果不能及时施加处理，后续还会出现严重的情况，甚至是安全事故。因此，既要落实好以上病害的精细检查，还应对台背和梁体等进行全面的检查。其三，对桥梁基础检查，确定有无冲刷的不良情况。如有，应及时查看具体的情况和做好针对性的处理；在检查承台的过程中，应确定混凝土是否存在剥落和钢筋露筋的不良情况，尤其应注意承台是否有流水侵蚀的情况，以根据现实的情况做好及时针对性的补救；对基础沉降情况进行检查，如果存在不良情况应及时查明具体情况和做好针对性处理。与此同时，还应注意基础滑移的精细检查，且应做好结构应力的检查和分析，以为相关病害的高效处理提供切实的保障。

6.3 桥面系检查

该部分的检查应重点关注铺装层和伸缩缝以及其他相关的设施，因不同的部位病害有一定差异，因此所实施的检查也应做好分析，以针对性地进行处理：其一，对前面铺装层进行检查，以确定其是否存在坑槽和桥头跳车等不良的情况，尤其是那些受力敏感的区域，通常应通过钻孔的方式进行检测，且应在检测以后做好严谨规范的布置。其二，在对伸缩缝检查的过程中，应重点检查其是否存在破损和变形以及脱落等的不良情况；那些跨径较大的钢构桥应做好性能的精细分析，以确保结构应力的稳定，尤其是外观质量的精细检查，这样才能切实地保障结构相关处理的稳定与高效。其三，桥面排水系统的检查也应重点关注，确定排水的畅通性以及各方面性能的稳定，这样整个桥梁的运行才能处在理想的状态。具体检查的过程中，应做好认真的记录和落实好后续的重点分析。其四，桥梁上的一些交通基础设施也应做好精细地检查，例如标志线和信号系统以及照明系统等都应保证处在既定的要求之下，如果在检查的过程发现有不良的情况，应及时进行处理；与此同时，还应对桥梁上所涉及的避雷装置进行检查，确定其性能的稳定。另外，还应对栏杆和护栏等基础设施进行检查，以为桥梁的正常运行提供切实的保障。

7 结语

综上所述，在交通事业高速发展的现代社会中，梁式桥梁是必不可少的一种交通基础设施，它对于人们的生活产生着直接的影响，所以应该提高对梁式桥梁质量的重视程度。但是，在梁式桥梁运行中，桥梁结构损坏、变形等问题比较常见，这就需要进行加固处理才能解决。在梁式桥梁加固施工中，应用体外预应力加固施工技术，可以很好地满足桥梁结构性能提升的要求。通过严格落实施工技术和管控标准，消除各种不利因素的影响，来更好地完善梁式桥梁的结构性能，全面提升梁式桥梁的运行效果，为我国梁式桥梁事业的发展做出贡献。