桥梁加固工程中体外预应力技术的应用分析

桥梁加固工程中体外预应力技术的应用分析

陶城

中铁十七局集团第五工程有限公司山西省太原市030032

摘要：随着经济的发展，桥梁建筑不断增多。受长期应用及高强度负荷等因素对桥梁结构的影响，容易产生病害及损坏，应对桥梁采用加固措施，为桥梁质量及安全提供保证。施工企业应结合实际选择适宜的加固施工技术，体外预应力施工技术就是最常用的一种加固效果良好的技术。在加固施工后，为桥梁提高耐久性及安全性提供重要保障。针对该施工技术特点及应用效果进行了较深入探讨，以提高桥梁加固的技术水平。

关键词：桥梁加固工程；体外预应力技术；施工技术

引言

体外预应力作为桥梁加固工程中的主要技术手段，具有很好的施工效果，其优势在于在加固施工后不改变桥梁的基础结构，并提高桥梁的承载能力，从而达到改善桥梁结构安全性能的目的。我国桥梁建设中有许多已经历经时间的洗礼，有些在长期的使用过程中都受到了损伤或产生病害，导致桥梁的使用性能与功能的下降。为了能够提高桥梁的使用寿命，保证使用年限，需要以加固工程的技术手段增强其实际作用，体外预应力技术的应用便能够获得较好的效果。

1体外预应力加固技术的基本原理

加固的方法从宏观角度来讲分为主动加固和被动加固，桥梁体外预应力加固技术属于主动加固。体外预应力加固技术是指将原有桥梁的旧混凝土与新混凝土通过一定的技术措施进行加固补强，达到加固桥梁的最终目的，继而改变桥梁承担动荷载的能力。此外，体外预应力技术不仅可以通过新旧混凝土结合来补强既有桥梁的稳定性，还可以约束桥梁上部结构在长时间应力作用下而产生的变形。充分考虑既有桥梁混凝土结构是桥梁体外预应力加固技术的重中之重。当既有桥梁的混凝土结构出现变形时，采取体外预应力技术进行桥梁加固需要满足一个前置条件，这个前置条件是不能改变既有桥梁的结构和既有桥梁的混凝土结构，在此前置条件下再增加一部分新混凝土材料。新增混凝土构件与既有混凝土构件的变形能力是不同的，当连接在一起的新旧混凝土受到应力作用时，旧混凝土发生破坏，新混凝土还没有达到极限状态，随着新混凝土的不断加入，既有构件的应变能力也在不断增加，最终加强了新旧混凝土的整体性能。但是当新浇筑混凝土与旧混凝土刚结合时，接触面的抗剪切能力是较弱的，所以要对桥梁截面的配筋情况进行精确计算，才能确保桥梁体外预应力加固技术行之有效地提高桥梁的承载能力和桥梁的稳定性。

2基本设计原则

2.1桥梁加固设计时应结合加宽设计进行

桥梁加固工程中对于加宽设计应尽量同步进行，但桥梁加宽的宽度不多时，可以使桥梁尽量与加宽部分结合，通过加宽设计，能够分散桥梁的负荷，从而增强加固作用。一般情况下，桥梁的加固工程中都会伴随加宽设计，需要在施工时严格规范加宽宽度，避免新旧桥衔接不合理问题出现。

2.2检测的实际应用

根据被加固桥梁结构的具体情况，可以将桥梁结构的加固划分为3种基本情况。第一种是针对桥梁结构使用功能的加固，第二种是针对桥梁结构承载能力的加固，第三种是针对桥梁耐久性的加固。被加固的桥梁属于哪一种加固情况不能靠简单的判断来定，要认真细致地进行现场勘测，检查桥梁受损害的程度和桥梁危害情况，并对检查结果进行科学分析，综合判断桥梁加固目的，采取有针对性的加固措施。

2.3同步进行多种加固补强法

桥梁结构加固方法主要是加大桥梁配筋及截面尺寸，实现对桥梁承重薄弱构件的加固，从进而为桥梁结构加固起到保障作用。也可采用对桥梁结构体系的改变，对桥梁结构内力进行调整的方式使桥梁减轻负担，使桥梁负荷降低，进而实现加固补强效果。

3体外预应力加固技术的应用

3.1下撑式预应力拉杆加固法

桥梁加固工程的类型不同，加固技术的使用也会不同，当桥下净空条件适宜的情况下，可以采取梁下设置预应力拉杆体系的方式加固桥梁结构。采用这种技术需要施工人员将粗钢筋锚固到桥梁一端的横隔板上，改变支撑点的位置，从而调整拉杆上的拉力，达到桥梁所需的承载力。针对张拉力可以采取不同方法。一是采取横向收紧张拉法。由施工技术人员将粗钢筋分两层布置于桥肋底面两侧，在靠近桥梁端的位置适当弯曲并固定。在这个过程中，粗钢筋充当拉杆，固定位置需要与桥梁端的钢制锚固板紧密连接并焊接在一起。为了能够在梁体位置形成相应的预应力，需要在粗钢筋弯曲的位置以短钢筋形成支撑，并在纵向位置按照间距设置撑棍与螺栓，最后加以收紧器的使用，能够很好地使拉杆横向受紧并受力，产生预压应力；二是采取竖向顶撑张拉法。这种方式一般作用于桥端底部，在底部设置U型钢锚固板，并设置拉杆，将拉杆焊接与U型钢锚固板上。另外，在梁跨径处与径中需要设置张紧夹具，以便向拉杆施加预应力，张紧夹具可以安装于梁腹或承托架之上，但拉杆满足设计应力值后可以进行固定，固定的方式一般采用钢筋混凝土垫块，将拉杆与梁底面维持于契合状态，这样能够获得较好的张拉力。对于张紧夹具与承托架等的防锈工作需要及时到位，避免产生腐蚀生锈，造成损害。

3.2钢锚块的应用

桥梁工程的新旧部分决定了必须采用不同种类的钢锚块，一种是摩擦力钢锚块，一种是剪力键锚块。对于使用时间较长的桥梁通常采用摩擦力钢锚块，而对于新建的桥梁，应采用剪力键锚块，钢锚块制作完成后进行标识并合理放置，随后进行混凝土铺放，通常情况下混凝土经过长期的放置与干燥将丧失活性，而后通过凿毛使其不断润湿和灵活，从而更有利于融入原来的混凝土结构。凿毛操作后，混凝土表面仍残存的泥石碎渣必须及时清理干净，待混凝土静置一段时间后加铺润湿材料，并使其混凝土湿度与活性达到《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/TJ24—2008）的要求。为了确保钢锚块和桥梁工程横截面的有效黏合，必须及时植入钢筋，并通过螺栓加固。

3.3采用体外预应力钢丝束加固法。

采用钢丝束来加固桥梁上部结构是目前体外预应力加固技术较为常用的措施，具体技术措施是先进行预应力钢丝束的制作，其制作过程要沿着桥梁的测面采用曲线形式进行设置。应用钢丝束时，两端头应穿过梁端翼缘板上斜孔到达梁顶锚固位置。因钢丝束材料易腐蚀生锈，应增加保护导管或采用混凝土浆在张拉后包裹。在制作钢丝束过程中存在一个难点需要特别注意，该难点就是如何准确固定钢丝束位置，现在固定钢丝束的通常做法是在桥梁最底端设置定位箍筋圈，该做法是为了适应钢丝束曲线线型特点，箍筋圈间距一般设置为（50～100）cm，同时可以采取在桥梁肋侧埋置定位削来辅助钢丝束的定位。钢丝束工作过程必须要穿过梁端翼缘板上的斜孔，到达梁顶锚固位置才能最终实现其固定工作。由于钢丝束材料自身特点，在桥梁所处的自然环境下容易生锈，严重影响钢丝束工作性能，需要采取相应的措施防止钢丝束生锈。如果是先张预应力作业，需要对钢丝束设置保护套管；如果采用后张拉预应力作业，可以在张拉后利用水泥浆液包裹钢丝束预防生锈。

结语

综上所述，在桥梁加固工程施工技术中，体外预应力是一种比较灵活的加固技术，相对于其它加固技术而言，不只是主动改善结构应力，还可使桥梁结构提高安全性，在桥梁加固工程中应用前景十分广阔。虽然体外预应力施工技术存在不足之处，但在操作中可采取有效解决措施。下撑式预应力拉杆及钢丝束加固法都获得明显的加固补强效果，对于提高桥梁加固工程耐久性及稳定性具有十分重要的作用。

参考文献：

[1]王连明.公路桥梁体外预应力加固与施工方法探析［J］.中国标准化，2018（16）：72-73.

[2]万会春，刘丽红.公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].交通世界，2018（33）：98-99.