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公路桥梁建设中的预应力加固施工技术

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：杨海霞

[导读] 摘要：公路桥梁对于稳定性提出较高的要求，预应力加固施工技术在其中得到广泛应用，有助于提高公路桥梁的稳定性、耐久性与安全性。

        三门峡晓阳路桥工程有限公司河南三门峡 474200
        摘要：公路桥梁对于稳定性提出较高的要求，预应力加固施工技术在其中得到广泛应用，有助于提高公路桥梁的稳定性、耐久性与安全性。作为工程人员，需要对该施工技术展开深入的探讨，提高其应用水平。
        关键词：公路桥梁；预应力；加固施工技术
        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。
        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[1]。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。

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        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。
        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[2]。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。
        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150m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。
        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.
        [2]周新安，姜赛兰.公路桥梁施工中预应力加固技术探讨[J].建材与装饰，2013（7）:268-269.