桥梁体外预应力加固的施工技术

刘建瑞

摘要：现今，我国桥梁领域的很多工程技术人员针对桥梁加固技术开展了不少研究，给出了一些有效的加固措施。实践表明，选择体外预应力对于加强桥梁承载力的有效和快捷，具有很大的应用价值，值得大力推广。基于此，本文主要结合实例对桥梁体外预应力加固的施工技术作阐述。

关键词：桥梁；体外预应力加固；施工技术

Abstract：Nowadays, our country bridge field with many engineering and technical personnel for bridge reinforcement technology to carry out a lot of research, gives some effective measures for strengthening. Practice shows that the selection of external prestressing, to strengthen the bearing capacity of the bridge is effective and efficient, and has great application value, be worth to be popularized energetically. Based on this, this article with examples of bridges strengthened with external prestressing construction technology were expounded.

Key words：Bridge; External prestress reinforcement; Construction technology

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

目前我国经济在飞速发展，公路网大体建立，但公路网中一些桥梁还存在很多不足，比如承载力以及抗震性较弱，因老化和破损而承载力不足等，这严重不利于安全使用，因此必须通过加固手段加强承载力以满足交通要求。对旧桥进行加固是目前桥梁工程领域急需完成的工作。体外预应力能大幅提高旧桥承载力，且设备简单，施工快捷，经济效果好，不影响交通，对原桥结构，损伤小，是一种有效的加固方法。

1实例简况

有一单跨钢筋混凝土结构的T型梁桥，横向4片T梁，标准跨径为13米，以前设计规定的荷载是拖-60以及汽-10级,多年使用后由于老化及过载出现一些混凝土发生脱落且形成程度不一的裂缝,此外主钢筋也被大大损坏。拟加固后汽车荷载等级提高到汽-15级。

2施工方法

首先将不紧密的混凝土去除，再通过钢丝刷彻底清理锈，使用挂模及C40混凝土进行浇筑并修补齐全,然后通过增加一定的体外预应力筋实施加固。关于T型主梁，其翼缘厚度与宽度分别为12cm以及178cm,而梁肋具有18cm的宽度,受拉主钢筋级别是Ⅱ级,钢筋面积合计达到了44.272cm, 转向块L3和支点之间的距离是180cm,转向块之间的间距L2达到了840cm,转向快L1和端锚固点之间的距离是150cm,梁上以及梁下边缘yOu及y0d与中心轴之间的距离分别是19.14cm以及60.86cm，T型梁要和没有粘结作用的预应力钢绞线结合使用，每片T梁需要4根钢绞线,钢绞线合计有16根,为了使全部梁均匀受力,对两端分别张拉，及张拉端和固定端相互交替。其张拉控制应力要维持在855MPa。

3施工过程

3.1碳纤维和钻孔之间的粘贴

关于T型梁，在对其腹板钻孔进行施工时要避免损坏钢筋，这就必须在洞口附近粘贴大小为30cm×30cm的碳纤维,这有利于混凝土结构承载力的增强，避免一些结构质量问题的发生。

3.2预应力和穿索之间的张拉

施工人员要以无粘结钢绞线的实际情况为依据做好标签,接着在钢栓孔洞内依次放入钢绞线，使钢绞线的具体所在处和要求一致。然后安装妥当夹片外螺母以及锚杯,使用千斤顶作为结构的支撑后操作结束，使用千斤顶开展预应力张拉的操作。

张拉过程:首先是0%到10%σcon，其次是10%到100%σcon (持荷5分钟)，再次是100%σcon 锚固，对梁两侧的钢绞线开展对称张拉,在进行张拉时要对张拉力以及伸长量进行双重控制，与此同时要紧密观察桥梁结构以避免异常情况。

控制张拉过程的关键就是张拉力，要使用相关的应力检测方法。关于千斤顶活塞，初应力时其伸长量l1张拉只有实现了20%σcon后才能量取其伸长量l2,然后计算出二者差异就属于钢索的真实预计伸长量，通常来说，测量数据与真实数据二者的差异范围是+10%以及-5%，预应力张拉记录见表1。（建议将理论伸长都该为54cm，梁1"数值均改动）

表1 预应力张拉

预应力筋编号 实测伸长值/mm 理论伸长值/mm 偏差率/%

梁1"-15654 4.6

梁1"-25754 5.3

梁1"-35354-1.8

梁1"-45554 1.8

梁2"-15554 1.9

梁2"-25654 3.7

梁2"-35854 7.4

梁2"-45454 0.0

（注:）FpLp/ApEp=ΔL,其中预应力钢绞线面积，弹性模量以及长度分别由Ap ，Ep以及L表示；平均张力由Fp表示。关于单根钢绞线，其张拉力为120kN；可以将刚开始时的应力规定为张拉力10%,也就是12kN。参照以上数据可以看出，其理论与实测值基本相符，这意味着得出的数据和实际一致。

4效果试验

桥梁加固完成后采用前后轴分别为55kN以及155kN的载重汽车,两辆载重汽车要在现场开展荷载试验, 图1是其现场布置图。要对钢筋，混凝土应力以及主梁跨中挠度进行认真分析，尽可能使加固效果符合规定。表2～表3是一些实测结果。

桥梁加固完成后采用前后轴分别为55kN以及155kN的载重汽车,两辆载重汽车要在现场开展荷载试验, 后轴布置于跨中，图1是其跨中横向测点布置图。要取得钢筋，混凝土应力以及主梁跨中挠度的加载数值，以检验加固效果是否符合规定。表2～表3是一些实测结果。

图1跨中横向测点布置图(单位:cm)

从表格数据可以看出，主梁跨中挠度达到了5.43mm,满足桥梁施工要求的静活载挠度必须控制在(1/600)L范围中的规定,校验系数η也满足了0.6～0.9也就是旧桥规定, ,符合汽-15荷载规定。

表2 主梁跨中挢度比较

截面位置梁号 实测值η/mm 计算值η/mm η=YL/Y1

偏心加载1# 5.45 8.01 0.68

2# 4.40 6.01 0.73

中心加载3# 5.14 6.85 0.75

4# 5.24 7.24 0.72

表3 加固前后混凝土应力比较MPa

计算位置 应力值

σLσpσ

上边缘加固前 3.7203.72

加固后 4.99 -1.46 3.53

下边缘加固前 -11.160-11.16

加固后-11.944.38-7.56

关于上表，σL表示汽车荷载导致的应力;σp表示预应力导致的应力；σ表示总应力。按照这些数据进行分析可以得出，增大预应力会使得主梁上下边缘部位的混凝土分别形成拉应力以及压应力,有利于主梁受力，而钢筋校验系数也实现了0.4～0.8的规定。加固结构后，从未加固时的汽-10级荷载增加到加固完成后的汽-15级荷载要求,加固效果非常好，这通过对荷载进行的鉴定可以得出。在汽-15荷载规定加固结束后，关于桥梁，其抗弯承载系数达到了1.51。

5施工经验总结

5.1对张锚体系进行的保护

关于建立张锚体系要从各个方面进行，用没有粘结作用的钢绞线取代体外预应力索,并通过塑料护套以及外裹油脂保护钢绞线。张锚体系左右两侧的防松套以及锚具要通过玻璃丝布缠包油脂进行防范。

5.2关于防松套

该工程整个施工过程主要以单孔夹片式锚具为主,控制索力为120kN,这属于小规模的应力拉索。结合桥梁正常使用过程中存在较大的振动荷载进行考虑，如果不实施一定的手段给予处理则会使锚具内的夹片出现松动,严重时甚至使锚具发生失锚。为防止这种现象发生，该次研究选择了放松套，这是一种夹片防松装置。而且要在锚具夹片以及防松套中间安置弹簧垫圈。

5.3关于转向块以及钢销栓

该次研究中，最关键的结构应该是转向块以及钢销栓。其在整个施工过程中一定要满足有关规定： (1)满足张锚体系锚固并且传力功能的要求，关于对传递预应力进行的控制必须要满足有关标准。(2)混凝土结构受到荷载后，应确保销栓尽可能对混凝土孔壁的挤压力大小合适，使销栓大小和实际要求一致，只有如此才能满足混凝土结构规定的标准。(3)由于索力的作用，锚具锚环会引起部分挤压力，这非常不利于结构在整体上的稳定性，因此必须要和体外索建立垂直关系。(4)销栓必须要满足抗弯以及抗剪承载能力等有关规定，当锚环安装完成后要确保其可以和预应力尺寸一致。

6结语

总之，桥梁施工过程中的一项关键技术手段就是体外索加固，可是在开展施工时一定要对荷载要求给予高度的关注，加固结束后要尽可能使所有的结构能符合荷载大小的有关规定，这是促使桥梁长时间而且持续使用的基础条件。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。