丁希同
山东省路桥集团有限公司
摘 要：随着我国经济实力不断增加,人民生活质量的提高,人们在日常出行中会选择自驾车,会对公路桥梁带来较大的压力,因此在公路桥梁施工过程中,需要重视公路桥梁施工质量。公路桥梁施工中预应力的加固技术是影响公路桥梁施工质量的关键因素,文章总结了该施工技术的应用优势,明确主要的应用范围,针对性地探讨较典型的预应力加固施工技术,以期为路桥建设提供参考。
关键词：预应力加固;?路桥工程;?钢丝束加固
1. 预应力加固施工技术在路桥工程中的应用优势
预应力加固是现代工程建设中应用较为广泛的加固技术,具体至路桥工程中,常见悬臂梁、简支桥梁等各类关键结构的加固。基于预应力加固施工技术的应用,可起到减小梁体挠度、大幅度减少结构裂缝的效果,提高桥梁承载力。根据现阶段路桥工程的发展状况,预应力加固的应用优势显著,主要体现在如下几方面:
(1) 有助于提高桥梁的稳定性,给维护和修补工作提供了更可靠的技术支持。
(2) 预应力加固施工技术的适应能力强,实际应用中无须得到大量施工人员的支持,且投入的机械设备类型和总量都相对更少,可根据实际需求灵活调整设备,减少了成本投入,经济效益良好。
(3) 路桥的恒荷载得到有效控制,避免了恒荷载过大的情况,结构应力状态的调整更为灵活。
(4) 应用范围广,在各类型跨度的桥梁中都可应用。
2. 预应力加固法施工技术
2.1 体外预应力加固技术
体外预应力的基本特点在于预应力筋设置在主体结构外,在转向装置的作用下实现与梁体的稳定连接。预应力加劲钢丝索是重要的加固材料,将其设置在梁底或梁侧,同时采取锚固手段使其稳定在梁的两端,配套连接构件,共同构成完整的超静定结构。若桥梁承载力偏低,加固方式为向梁上部结构施加预应力,可形成反弯矩,作用在于有效抵消荷载压力。若为钢筋混凝土路桥,以合理的方式应用体外预应力加固技术后,还可达到优化结构内力、卸荷的效果。
2.2 有黏结预应力加固技术
此技术的特点在于通过锚的作用实现对路桥的加固处理,使用到预应力筋(要求直径较小),以梁体原受力状态为参考,对其施加合适的预应力并喷注复合型砂浆,确保设置于梁处的预应力筋与梁体可形成稳定连接的关系,形成稳定的路桥加固体系。有黏结预应力加固法的应用优势突出,使用到的锚固结构简单,具有足够的稳定性,张拉便捷,是路桥加固领域较为典型的新技术。从应用范围来看,在中小跨径的钢混T梁、箱梁中都具有可行性,且在城市立交桥中具有更好的应用效果,通过有黏结预应力加固的方式,在满足加固要求的同时提高了施工效率。
2.3 高强复合纤维预应力加固技术
从现阶段我国的路桥工程发展状况来看,高强复合纤维预应力加固法在我国路桥施工中的应用还处于起步阶段。其中应用较为广泛的是碳纤维和芳纶纤维,相比之下又以碳纤维的应用效果更好。此技术巧妙利用了锚固的黏结性质,选择待加固的构件,于该处粘贴相应材料后再施加预应力,最终构件的受力状态得到显著改善,提高了全桥稳定性。实际应用中,应高度注重碳纤维等加固材料的张拉问题,需以合理的方式张拉。
3. 路桥预应力施工技术的应用范围
3.1 在受弯构件中的应用
考虑到碳纤维具有高强度的特点,且施工流程较为精简,因此在受弯构件的加固工作中选用碳纤维片材具有可行性,在混凝土压应变持续上升的情况下,构件也可维持较稳定的状态,以免发生构件破坏现象。
3.2 在桥梁加固中的应用
加固是增强路桥结构稳定性的重要途径,主要指的是针对构件采取补强措施,以达到改善桥梁结构性能的效果,使其具有较高的承载能力,满足车辆通行需求。桥梁构件加固中还要辅以卸载措施,在于减小混凝土的应变。基于此途径,桥梁构件具有的预应力得以提高,且改变了受压区的受力状态,使该处存在拉应力。同时,受拉区将存在较明显的压应力,在此条件下构件受力状态更为良好,拉应变与压应变都相对较小,尽管在外界作用下构件承载力达到极限状态,钢筋应力加固也将发挥出显著的作用,构件乃至桥梁整体的稳定性得到保障。
3.3 在多跨连续梁桥梁中的应用
多跨连续梁是桥梁中的关键结构,其包含正弯矩区和负弯矩区两部分,前者集中于跨中处,后者主要集中在支座处。当梁结构缺乏足够的抗剪承载力时,则必须对其采取加固措施,以免结构失稳。
从正弯矩区来看,若该处梁结构承载力不达标,可采取粘贴碳纤维的方式以达到加固的效果,优势在于操作便捷,梁的稳定性也得以提高。
4.预应力加固方法
4.1 横向收紧张拉法
梁结构的两端存在微小间隙时,可采取横向收紧张拉的方式加以处理。选择的预应力筋可安装在梁的下缘,再于两端设置锚固钢板,以达到锚固支点的效果,位于梁端下翼缘处的钢板形态发生变化,总体呈U形。水平段的预应力应被均匀的划分为两端,此时需在两端设置撑棍,该装置可发挥出支点的作用。设置拉紧螺栓,在其作用下可收紧两对称筋,此时拉杆的受力状态改变,伴有预应力的产生并使梁出现负弯矩,同时体外索主要呈现水平直线形,因此会对梁的形态带来影响,使两端形成微弱的向上弯曲现象,以达到加固的效果。当然,此方法只具备减小梁中部正弯矩的作用,但对于两端剪力的控制能力相对较弱。U形承托图如图1所示。
图1 U形承托图
4.2 纵向张拉法
纵向张拉法是路桥加固中的重要方法,核心思路为沿预应力筋的轴线施加与结构相适应的预应力。施工中在底板处布设适量预应力筋,且要确保梁端的导向块略微弯起,首先锚固梁的腹板和顶板,结束后再纵向张拉梁底,最终梁端剪力明显下降。纵向张拉法可细分为两种形式,主要以锚固位置为判别依据,分为梁顶锚固和腹板锚固。实际处理中张拉的方向可视结构特点灵活调整,除了在梁顶沿斜筋方向外,还可采取梁底沿水平方向的方式。
4.3 竖向顶撑张拉法
选用U形钢板,将该构件安装在梁端底部并配套拉杆装置,通过焊接的方式确保拉杆固定在两端,选取梁的1/4跨径和跨中两处,对其分别安装张紧夹具,无误后对拉杆施加预应力,此过程中加强对预应力值的检测,若满足设计要求则要处理拉杆和梁底面的间隙,于该处置入合适厚度的钢筋混凝土垫块,达到加紧效果,并且拉杆可维持稳定,检验此时的张拉力,在满足要求后即可卸除张紧夹具和承托架。考虑到拉杆受雨水等因素作用易发生锈蚀的情况,需对其采取防锈处理措施。
4.4 预应力钢丝束加固法
确定某种曲线线形,沿着该轨迹在梁肋侧面有序设置合适规格与数量的预应力钢丝束,考虑到钢束的稳定性要求,可根据梁底的结构特点按特定的间距设定位箍圈,达到提高钢束稳定性的效果,除此之外,梁肋侧面埋设定位销也是可行的固定措施。梁端翼缘板处设置了斜孔,钢丝束端头需穿过该处并到达梁顶锚固内。为避免钢丝束锈蚀现象,要做好防护工作,需将钢丝束置入保护导管内,或是结束张拉作业后在周边包裹混凝土,预应力钢丝束如图2所示。
图2 预应力钢丝束
5 .公路桥梁预应力加固技术施工要点
5.1 下料处理工艺
为进一步固定预应力筋,要在张拉结束之前完成锚垫板与钢管的灌浆处理工作。灌浆操作之后形成黏结段。预应力筋下料时需清洗干净黏结段部位的钢绞线,去除PE层并洗掉油脂。施工中严格控制好黏结段的长度,找准位置以免错位。穿束钢筋时需考虑到两点:一是钢绞线下垂的影响,二是张拉伸长的影响,最大限度确保黏结力,使分别位于预应力筋两端的黏结力大小相同。
5.2 穿索工艺
施工中,预应力筋的长度需严格控制在150 m以上。穿索施工中必经过墩顶导向槽,借助跨中转向方位来实现穿索,因而在施工中如何索过12根钢绞线具有较大的难度。为避免漏索,施工人员穿索时会选择单根穿索以逐个攻破。穿索时还要注意环绕钢绞线时避开整个桥梁范围。为尽可能避免施工中钢绞线环绕整个桥梁,穿索施工之前需对施工中穿索的钢绞线进行编号,标注锚板孔。正式施工时施工人员应比对钢绞线方位及编号,逐一对应,不可跳穿。
5.3 施工注意事项
施工前应详细了解设计需求,熟透掌握施工标准,并严格按照相关设计和标准施工,控制好张拉应力,将伸长值控制在允许的范围内。灌浆施工时,施工人员要参照实际施工情况反复核算灌浆量,确保其数值准确,以免孔道浆体的饱满程度与相关需求不相符。为避免施工中堵塞管道或出现渗漏问题,施工中要密切观察管孔,防止异物流入。施工人员在施工中可根据实际情况,做好孔道接口方位、孔道与孔端等部位的密封处理,确保其密封紧实。施工人员在对混凝土进行浇筑振捣的过程中,为了防止出现损伤或者移位现象,在振捣的过程中要防止振捣棒接触到预应力孔道和锚具。
6 .结语
路桥是交通基础设施建设领域的重要组成部分,现代化社会环境中,各界对于公路桥梁的稳定性提出更高的要求,预应力加固施工技术的应用在改善结构受力状态、增强稳定性和耐久性等方面都具有显著应用效果。公路桥梁工程中,要从桥梁类型、结构特点等方面入手,选择相适应的预应力加固施工技术,确保桥梁的稳定性,营造安全的车辆通行环境,推动社会的发展。
参考文献
[1]李瑞敏,倪卫红.预应力加固技术在公路桥梁工程施工中的施工工艺[J].江西建材,2014(18):142,145.
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