公路桥梁工程应急加固中新型预应力技术的应用分析

2021-12-09余莹

运输经理世界 2021年15期

文/余莹

1 前言

目前我国的预应力桥梁施工技术已经成为桥梁领域的重要技术，为了满足我国交通运行的需要，还需要加强预应力施工技术的研发，并且需要严格控制各个施工环节，全面提升我国桥梁工程的技术水平。

2 预应力加固技术的使用优势

将预应力加固技术有效地使用在桥梁中，对桥梁承载能力的提升有着很大帮助，能使结构的稳定状况符合当前实际需求。如果公路桥梁存在裂缝的状况，就会对承载力产生影响，随着使用时间的推移，裂缝的程度也会加大。在此状况下，如果不及时进行修复加固，就会严重影响到公路桥梁整体质量。通过以往的工程经验，在公路桥梁中应用预应力加固技术，可以有效地避免公路桥梁出现裂缝的问题。此类方法既经济又方便快速且对交通影响小[1]。

3 公路桥梁工程应急加固中新型预应力技术的应用

3.1 预应力高强钢丝绳抗弯加固技术

所谓预应力高强钢丝绳抗弯加固技术就是在需要提升抗弯承载能力的桥梁梁底的外侧，沿桥梁整个纵向跨度方向分布一条或多条施加了预拉力的钢丝绳，用以抵消部分其他外荷载在梁板上所产生弯矩影响，针对此种预应力加固技术来讲，主要的加固表现方式是通过在梁板底部两端对锚具进行设置，并且在锚具上把已经安装好的高强度低松弛预应力钢丝绳做好安装张拉，此种状况下能够对抗弯能力进行有效的提升，具体施工方法为：

第一步加工端部锚具，先计算确定端部锚具大小尺寸，确定依据为：根据预应力钢丝绳张拉的拉力计算，确定减掉钢丝绳孔道的净截面积后所能承受的钢丝绳张拉力荷载；根据梁底宽度和所需预应力钢丝绳根数，确定钢丝绳的布置层数，进而确定锚具的截面尺寸。在设计中，为考虑预应力钢丝绳张拉与锚固的方便，在锚具外侧制作成开口形式，开口宽度比钢丝绳直径宽0.5～0.6mm，所开深度将钢丝绳有效地锚固固定即可。然后，端部锚具在制作厚度方面也要考虑后续焊接的需要，锚具长度可以根据梁底宽度确定及由钢丝绳的受拉力所需强度确定。最后，锚具加工完成后将其焊在宽度较大的钢板上[2]。

第二步固定锚具底座，在固定前根据设计相关要求测量梁底板，确定锚具中心线位置，根据中心线位置将梁底雕刻凹槽后，将凹槽位置打磨成粗糙平面，在方案设计锚头的位置定位钻孔，钻孔植入螺杆钢筋。在固定板结合面和混凝土表面涂抹黏合剂，迅速将固定板孔穿过螺杆并在预定位置黏合在混凝土面上。接着紧固螺栓，之后黏合剂到达规定的黏结强度后，检查钢板粘合稳固方可进行剩余工序施工。

第三步钢丝绳下料，钢丝绳下料应在拉紧而无应力状态下进行，下料长度的精度应控制在±2.5mm 之内，下料过程需严格按规范操作要求执行下料，钢丝绳的下料长度确定依据：根据梁两端端部锚具的间距；满足预应力钢丝绳的工作应力计算确定。在桥梁梁底锚座安装好后，取单根同规格的钢丝绳作为基准钢丝绳，根据基准钢丝绳的张拉控制应力与现场测量的实际引伸量的关系，准确确定钢丝绳在未张拉时的下料长度。

第四步挤压锚头和张拉，挤压锚头需选择防锈且强度高的铝合金材质，型式为双孔套筒式，将尾部的钢丝绳对折成双股穿入挤压锚头内孔，为使挤压锚头与钢丝绳挤压成一体，必须采用专门设计的挤压模具、挤压机械对挤压锚头进行强力挤压，接着将预应力钢丝绳的一端穿入其中一端端部锚具的开口，再由另一端通过张拉器进行张拉。在张拉的长度满足两端的端部锚具间距时，便可把预应力钢丝绳从端部锚具的开口嵌入，并对挤压锚头进行锚固固定。采用对称的原则进行张拉，由中间往两侧对称操作为防止整体结构产生变形、侧弯或扭转，两侧张拉钢丝绳的数量上要接近，最多不能超2～3 根。

张拉注意事项：应严格按张拉规程操作，张拉施工过程中随时观测张拉力读数，记录每根钢丝绳的应力大小，严格控制在张拉允许范围内，超过和小于设计张拉应力都是不合格的。在张拉中若出现张拉应力超出设计控制应力过多才能锚固的情况，则说明钢丝绳的下料长度不足，是不合格的；若出现张拉应力小于设计控制应力就能锁入锚具槽口中则说明钢丝绳的下料长度超出了要求，也属于不合格，处理方法可以在锚具外端增加一块厚度合适的垫片来调整到合适位置。

张拉完成后使用高强度、高性能环氧砂浆及具有良好延展性的聚合物砂浆将完成张拉后的钢丝绳稳定固定，分别在末端锚具与锚具之间涂抹砂浆至钢丝绳位置平梁底面，做到完全覆盖锚具与钢丝绳，涂上砂浆后，用与补体颜色相似的油漆涂在砂浆表面达到美观的效果[3]。

3.2 横向预应力钢棒加固

此法主要应用在T 梁桥的横隔板众多质量问题的解决上，在实际桥梁施工或桥梁使用过程中开裂、破损等，T 梁的横隔板如开裂会严重影响T 梁横向联结的能力，开裂造成的裂缝会随着时间逐渐增大而损坏程度增强，最终会造成单片梁受力的情况出现并由于单梁承载能力不足而造成梁体被破坏。由此预防桥梁横隔板早期小问题病害并及时阻止裂缝的扩张增大是此工艺方法的优势所在，具体加固工艺流程为：工作平台搭设-梁体钻孔-穿入钢棒-安装锚具-预应力张拉-封边填缝-防腐处理-质量验收。

把事先加工完成的钢支撑构件运输到工程现场，根据工程的具体状况做好操作平台的安装，并根据之前就已经设计完成的方案来做好相应位置的钻孔工作。如果遇到受力钢筋的状况则需要保证两个T 梁的孔眼保持在相同的水平线上。依据工程具体实际情况做好钻孔位置的调整，以保证其位置符合工程要求，然后再对横向的预应力棒进行安装，在安装的过程中要保证预应力棒能顺利地穿过支撑构件上的孔洞，在预应力棒的两端做好张拉螺母和锚具垫板的安装，保证螺母是拧紧的状态。此外，在安装横向预应力钢棒之前，根据现场实际情况检查预应力钢棒安装状态，必须让钢支撑整体结构处于非常稳定的状态。而在具体进行安装的过程中，首先需要做好钢绞线张拉连接器以及千斤顶张拉撑脚的安装，再对千斤顶和张拉油泵进行连接，并检查其紧密性。除此之外，在横向预应力钢棒安装完成之后，必须检查油压泵设备，重点查看油泵油管的密封性，各项指标满足工程标准，并让油泵一直处于运转的工作状态，依据设计张拉力进行工作，并做好相关的记录。最后还要做好相应的防腐工作，在张拉棒保护钢管内部以及张拉棒两端做好防腐油脂的涂刷。

应用横向预应力钢棒对T 梁横隔板进行加固和恢复的可操作性工作已完成，等待验证成功。通过预应力加固处理后的T 梁横隔板的裂缝被锁定在初始状态不能再扩张延伸，甚至通过设计计算调整合理的张拉力还能将裂缝的宽度进行缩小封闭，让此法的效果达到最优状态。此法虽是体外预应力加固产品，但目前市面上许多产品的工艺水平已经非常高，产品自身抗老化、氧化、腐蚀性都能达到永久构造物使用的年限要求。

3.3 纵向预应力碳纤维板加固

预应力碳纤维板加固系统是一种应用于桥梁、大跨度等受弯构件的主动加固技术。通过预应力碳纤维板的张拉，提升构件的承载能力，同时减少挠度变形，减少封闭构件裂缝。其具有碳纤维材料轻质、高强、耐老化的优点，进而提升了碳纤维抗拉强度利用率。

纵向预应力碳纤维板加固施工步骤：施工之前做好准备工作；对混凝土表面进行处理；安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置根据设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；螺杆固化到达一定的设计强度之后再安装张拉端和固定端钢构件；在碳纤维板和梁底接触面上涂抹黏结剂，在锚具底板和梁底接触面上涂抹黏结剂；进行碳纤维板的安装；张拉碳纤维板然后对梁体的挠度变化进行检测；张拉完毕后，在碳纤维板和锚固构件上涂刷一层保护涂料或饰面漆[4]。