桥梁维修加固中预应力加固技术的应用

桥梁维修加固中预应力加固技术的应用

许彬彬

滨州市公路勘察设计院有限公司 山东省 256600

摘要：预应力加固在桥梁维修中是一种常见的施工方法，但在很多方面还存在一定的缺陷亟待改进，应引起相关工作人员的高度重视，需通过持续不断且深入地分析与实践加以改进，解决各项实际问题，使预应力加固技术的实际应用达到预期效果。

关键词：桥梁；维修加固；预应力；加固技术；应用

预应力混凝土桥梁存在较多优点，在实际工程中应用较为广泛，但是也会由于不同的原因造成桥梁病害的发生，所以对桥梁进行检测和加固是必不可少的措施。对桥梁加强检测力度，确定破坏形式及原因，根据病害对类型对及检测结果对桥梁进行加固处理，为社会减少经济损失。

1加固原则

桥梁在进行加固过程中应遵守一定的原则，具体原则如下。(1)桥梁加固过程中应采用先进的技术，保证加固过程中施工简单、安全可靠。(2)根据桥梁类型和加固要求合理选择加固方法。(3)桥梁在进行加固前应进行受力状态的推断，通过桥梁结构所处的状态合理选择加固方法，避免产生不合理的加固方式，这样可能会造成桥梁出现新的损伤或受力状态发生改变，使桥梁加固问题变得更加复杂。(4)桥梁在加固前应充分考虑会出现的状况，加固时可以通过多种加固方法结合运用来分析，改变桥梁的内力状态，达到加固补强的目的。(5)桥梁在进行加固时，应对加固方案进行可行性的分析，保证该方案安全可行，不会造成环境、交通等其他方面的影响。

2预应力加固技术优势

(1）能够平衡卸除一部分恒载；(2）能够有效提升结构自身刚度与承载能力；(3）体外索没有太大的变化幅度，基本不存在疲劳方面的问题；(4）可以有效控制原结构挠度与裂缝，确保裂缝达到局部闭合或全部闭合，并能降低挠度；(5）能够控制与调校体外索应力大小；(6）体外力筋的更换比较方便，但也存在一些缺点，如锚固块与转向装置的设置存在一定困难；对转向装置的设计如果不合理将导致预应力严重损失，而且还会使施工变得十分复杂；会使结构的外露面无法达到平整；要对体外索防腐与防火方面的问题进行充分考虑。

3桥梁维修加固中预应力加固技术的应用

某桥梁工程全长213.4m，主梁采用C50混凝土施工，桥墩采用C40混凝土施工，于2015年底建成投入使用。该桥梁在2021年的检测中发现，桥梁跨中位置普遍出现裂缝问题且挠度明显增大，现阶段桥梁的刚度已无法满足正常的使用要求，需采用加固技术对桥梁进行维修施工，以保证使用安全。

3.1施工前清理

本工程体外预应力加固施工前，需要对桥梁进行清理修复工作。先将混凝土裂缝进行修复，裂缝宽度小于5mm的采用直接灌缝的方法，裂缝宽度在5mm以上的要先开槽，然后再进行灌缝处理；其次需要将松动的混凝土清理干净，并将出现锈蚀的钢筋进行处理，最后将混凝土表面恢复平整进行验收。

3.2转向装置

转向装置在预应力加固中是一个重要构件，其传载方式与自身性能同样也会对预应力实际施加效果造成很大影响。转向装置设计应达到以下要求：转向点处预应力筋所在位置必须准确无误，防止附加应力的产生；结构正常使用期限内，转向装置不能给预应力索造成任何危害。目前常见的转向装置包括：采用钢板与钢管通过组合而成或后加一个钢筋混凝土转向块。当待加固梁为矩形梁与T梁时，建议采用钢板与钢管通过组合而成的结构，而箱梁建议后加一个钢筋混凝土转向块。

转向装置自身传载模式若按照作用形式可分成以下两种：第一种为承压型，采用压力把体外索荷载可靠传递至原结构，主要在矩形梁、T梁与箱梁中使用，可实现横向加固；第二种为剪切型，采用剪力的形式把体外索荷载可靠传递至原结构，通常在箱梁的纵向加固中使用。

对承压型转向装置而言，在转向装置和预应力筋之间的接触区中，因受到摩擦力与横压力持续作用，若转向装置设计不当或所用构造措施不合理，则会使预应力索硬化与摩阻损失超标，使接触面部分应力大量集中，进而引起以下问题：一方面导致原结构部分被压坏；另一方面，接触点被剪坏导致加固失效。对此，对传载方式与自身性能进行研究是十分重要的，必须引起相关人员的高度重视。这种转向装置可借助计算机进行模拟。

对剪切型转向装置而言，转向装置和原结构之间的接触面会受到由于体外索张拉而产生的剪力作用。然而，对该接触面的研究并不多，其问题也会对最终的加固效果造成影响。在以前的设计工作中，通常都将接触面上的应力视作均匀分布的，然而事实上并不是均匀分布。若设计不当，则会导致材料浪费或连接部位的安全储备较小，为结构正常使用造成很大的隐患。基于此，在设计工作中应建立一个良好的模型。

3.3预应力筋穿束

(1）本次施工采用的预应力筋为环氧涂层钢绞线，此类钢绞线制造于指定的工厂，再由工厂运送至施工场地，工厂在制造钢绞线之前，施工单位需要结合设计要求，对采用钢绞线、环氧等材料进行检验，满足要求后开始生产钢绞线。

(2）钢绞线需要进行质量检查，检测合格后运送至施工现场。运输采用专用的运输车辆，车内要做好保护措施，钢绞线不得产生摩擦、折断等现象，运送至现场的钢绞线，采用穿束机安装至设计位置，钢绞线安装时，每隔5m要设置一处滚轮，避免其表面环氧涂层在拖动过程中划伤。

3.4加固监测

桥梁在加固过程中为保证安全和质量的目标，应加强对施工过程的监测。对加固材料、新增构件等进行检测，采用螺栓固定时，确保位置的准确性。桥梁在加固过程中经常对桥梁进行加载、卸载，在该过程中应加强监控。

3.5施工工艺

正确可行的施工技术是达到预期设计目标的重要基础和保证。为了准确地保持预应力，防止外部电缆因转向而老化和损坏，预应力系统非常重要；此外，结构的预应力加固，从锚块的准确牢固设置到转向装置的设置，再到预应力张拉，对施工有很高的要求。通过对锚块及锚下应力的分析，从减少应力损失的角度，对锚块及转向装置的施工及张拉工艺提出了明确的要求，建立了完善的加载、锁定检测及综合评价标准，以满足预期的设计要求。

4应用前景

预应力加固技术在矩形梁和T梁桥中的实际应用越来越全面。虽然预应力结构比其他方法需要更多的钢筋束，但它可以减少腹板厚度和实际混凝土量，从而减少工程量；此外，采用这种方法加固桥梁不仅速度快，而且成本低，更经济。此外，结构上部的施工可以通过预制构件和上部构件的组合同步进行；在骨料之间设置接缝可以进一步加快施工速度，使施工更加方便，在保证施工质量的同时缩短工期。桥梁建成后，可以方便快捷地完成检查和维护工作，非常清晰、详细地掌握桥梁的实际使用情况，从而降低后期成本。对环境的影响也可以通过逐跨施工加以限制。它不仅使施工现场非常干净，不会对城市造成太多污染，而且不会影响交通。它也更方便预制块的运输，在当前主流城市高架桥和轻轨中发挥着重要作用。

结论

桥梁体外预应力加固施工技术可有效提高公路桥梁的承载能力，改善桥梁结构的应力状态，实现桥梁加固的目的，同时可增强桥梁的安全性，提高企业经济效益。因此，在体外预应力技术施工时，施工单位应认真执行每道施工工序，并做好施工监督工作，为桥梁加固打下坚实的基础。

参考文献：

[1]左建富.试论公路桥梁体外预应力加固施工技术[J].科技创新与应用，2019,19(11):17.

[2]李永红.试论公路桥梁体外预应力加固施工技术[J].科技创新与应用，2019,28(6):238.

[3]徐先悦.公路桥梁体外预应力加固技术研究[J].黑龙江交通科技，2019(1):90,92.

[4]赵锐，祝月新.浅谈公路桥梁加固施工技术[J].中国新技术新产品，2019(5):81.