趙艷峰 王雷

摘要：高速公路橋梁由于單板受力會導(dǎo)致其承載力降低，當(dāng)橋梁車流量增多時，就容易導(dǎo)致坍塌時間，所以需要及時的對其進(jìn)行加固處理，一般情況下，加固方式有粘接鋼板、增大截面、粘接碳纖維布、體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)等。每種方式都有其各自的優(yōu)缺點。文章使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對橋梁進(jìn)行加固處理，分析該技術(shù)的優(yōu)缺點，然后將其運用于實體的高速公路橋梁加固中，最后得出使用該方法能夠增加橋板的強度和剛度，使其處于彈性工作狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù);高速公路橋梁;加固

中圖分類號：TU997

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）07-0175-05

1預(yù)應(yīng)力技術(shù)的簡介

當(dāng)前，國內(nèi)外對于高度公路橋梁的加固方式和技術(shù)比較的多，不管是哪種方式，起到橋梁加固效果的方法需要遵循力學(xué)基本原理，并且需要根據(jù)高速公路橋梁的自身狀況或者是外界因素進(jìn)行加固。

通過從外界角度對橋梁進(jìn)行加固的方法有以下2種情況：

1.1增大主梁截面面積

可以使用增加配筋、鋪設(shè)橋面補強成或者是現(xiàn)澆混凝土等方式增加高速公路橋梁的截面面積，面積增加了就可以提高橋梁的幾何抗彎模量或者是慣性矩。當(dāng)橋梁的承載能力降低之后或是是不符合規(guī)范，就可以采用此方法進(jìn)行加固，使用這種方法的缺點就是會

增加橋梁的自重。

1.2增強主梁的強度

可以通過使用碳纖維布、玻璃纖維、芳綸纖維等復(fù)合材料增加主梁的強度，還可以粘接鋼板的方式，這些材料的力學(xué)性能較好，能夠提高主梁的強度，而不會改變主梁的截面，使用這種方式的缺點就是會有應(yīng)力滯后叫。

通過從內(nèi)因角度對橋梁進(jìn)行加固的方法有以下4種方式：

1）在高速公路橋梁的下面增加橋墩或者是支

架，從而提高橋梁的承載力。

2）將簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁體系。

3）對橋梁的跨徑進(jìn)行改變，在橋上面加上斜撐。

4）在高速公路橋梁的主梁下面增加疊合梁或者是鋼桁架，

本文所研究的體外預(yù)應(yīng)力是一種從內(nèi)因角度對橋梁進(jìn)行加固，并且這種方式在橋梁加固中非常的有效。體外預(yù)應(yīng)力對高速公路橋梁進(jìn)行加固時，其加固原理就是使用張拉預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生內(nèi)力，其實質(zhì)上就是將橋梁結(jié)構(gòu)截面所需要承受的力量用張拉預(yù)應(yīng)力筋來承擔(dān)"。與在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行粘接外物來進(jìn)行加固的方式相北，使用這種方式加固梁，梁自身的重量增加更少，而且還會非常明顯的提高橋梁的承受能力，能夠提高橋梁的抗裂性能和承載力，并且不會對橋墩或者基礎(chǔ)起到多達(dá)的影響。另外，使用該方式不會對高速公路橋梁的交通造成影響，對維護(hù)成本有提高的作用”。所以體外預(yù)應(yīng)力在高速公路橋梁加固中具有廣泛的應(yīng)用。

在橋梁加固中應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點如下所示：

1）使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固時，只需要將筋在轉(zhuǎn)向快和錨固快的地方與梁進(jìn)行連接，這樣就會減少預(yù)應(yīng)力筋的摩擦，提高其使用效果。

2）由于體外預(yù)應(yīng)力力筋是在構(gòu)件的截面外側(cè)進(jìn)行安裝，所以對其進(jìn)行維護(hù)或者換索就會比較的便捷，且可以減少腹板的厚度，有利于新橋建設(shè)時增加其跨越能力。

3）體外預(yù)應(yīng)力力筋在施工時是安裝在聚乙烯管為，所以其施工工序會比較簡單，而且其防銹效果會更好，質(zhì)量檢查時會更加的方便。

4）如果高速公路橋梁使用節(jié)段預(yù)制的方式進(jìn)行施工，對預(yù)制好的節(jié)段進(jìn)行施工時，如果采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行連接，其施工進(jìn)度將會更快[8]。

2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高速公路橋梁加固中的應(yīng)用

以某高速公路橋梁為例，對橋梁的工程概況進(jìn)行分析，分析其存在的問題，再正對該問題使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固，研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在其加固的施工工序和加固效果。

2.1工程概況

某高速公路橋梁在2019年進(jìn)行安全檢測發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，需要對其進(jìn)行及時的加固處理。主要承重結(jié)構(gòu)存在不同的問題，問題有嚴(yán)重的也有不嚴(yán)重的，其中橋梁中5號板的問題最為嚴(yán)重，其中鉸縫連接已經(jīng)失效，只剩單板受力，已經(jīng)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的受力情況，不利于高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)安全性，需要及時進(jìn)行加固。該高速公路橋梁的車流量非常的多，對橋梁進(jìn)行封鎖處理是不可行的，但是又必須對其進(jìn)行加固處理以保證其使用安全。當(dāng)前比較成熟有效的加固方式是粘接鋼板或者是粘接碳纖維進(jìn)行加固，但是這兩種方式都需要對高速公路橋梁進(jìn)行封鎖，而且橋梁的擾度變形大、單板受力，如果不對橋梁進(jìn)行封鎖處理，使用這兩種方式就會影響加固效果，所以最后決定在該工程中使用外體預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固。

2.2體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固的方案、流程和施工要點

2.2.1清理加固梁板板底

該橋梁板底的受力情況嚴(yán)重降低，其表面會存在劣化的混凝土，需要對這些混凝土進(jìn)行清理干凈，以防影響到其他混凝土?；炷晾锩娴匿摻羁赡芤驗榛炷潦艿礁g、脫落等而暴露在外面，這些生銹的鋼筋都要進(jìn)行除銹處理，處理完成之后再用環(huán)氧砂漿修補。當(dāng)裂縫寬度大于0.15mm時，就要用灌漿的方式對其進(jìn)行處理，選擇環(huán)氧灌封膠，并且是優(yōu)質(zhì)A級別的，其性能會更好。當(dāng)裂縫寬度小于0.15mm時，就只需要對其表面進(jìn)行封閉處理。

2.2.2錨固鋼筋

首先沿著受彎構(gòu)件端部方向進(jìn)行植筋將鋼板進(jìn)行錨固。鋼板的尺寸為120cmX48cmXlcm。再按照錨固鋼板的尺寸，在梁其中一處的端部布置植筋40個直徑為1.7em的螺栓。所使用的錨具一般情況下有2種尺寸a和b，其尺寸分別為120cmx5cmX2.3cm、120cmX5cmX1.8cm，兩者的區(qū)別就是a的厚度要大5mm。錨具時需要進(jìn)行開槽，開槽的尺寸為寬4mm深度為8mm，隔一定距離需要開一個槽，其開槽個數(shù)和間距需要按照所使用的鋼絲繩根數(shù)確定。將兩種不同型號的錨具分別焊接在錨固鋼板上，圖1即為錨座構(gòu)造示意圖，其中單位為mm。

2.2.3鋼絲繩下料

需要根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的生長率對鋼絲繩下料進(jìn)行確定。其設(shè)計使用材料如下：半橋選擇預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的型號為中3，需要使用910根，其中每個邊板和中板都是用130根預(yù)應(yīng)力鋼絲繩。所使用鋼絲繩長度有兩種，一種長12.24m，該鋼絲繩的生長量為7em，另一種鋼絲繩要短一些，為11.74m，其伸長量為6.7cm。鋼絲繩的裝置方式采用的擠壓錨頭，然后采用雙層的方式設(shè)置在錨具端之間。圖2即為擠壓錨頭示意圖。最終使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固高速公路橋梁示意如圖3所示，其中單位為cm。

3高速公路橋梁加固前后的對比分析

3.1靜載實試驗截面

進(jìn)行測試時，所選擇的試驗孔經(jīng)過綜合考慮之后所得到的，所以對該地方進(jìn)行加固測試處理具有代表性，其測試截面如圖4所示，其中單位為米。其中主要的側(cè)試面包含3點：跨中、橋臺支點附近和四分點.附近截面。

3.2測試內(nèi)容

對應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用效果進(jìn)行測試，需要包含以下3點測試內(nèi)容：首先就是在跨中處測試1號板，測試其截面高度發(fā)生變化其應(yīng)變的影響，還需要測量各個板跨中底板的應(yīng)變和饒度。然后就是對橋臺支點附近截面進(jìn)行加載處理測試其沉降。最后就是對板四分點附近截面的豎向撓度。

3.3加載車的介紹

本文進(jìn)行的是靜載實驗，需要使用加載車對橋梁進(jìn)行實驗，需要使用的加載車為30t，共2輛，表1即為加載車的每個軸的實際重量，表中的單位為kN。

3.4加載試驗工況

本實驗中包含著兩個實驗工況，會分別對其進(jìn)行實驗研究，其中一個工況為對跨中偏心加載，設(shè)置為工況1;，另外一個為5號板，橋梁受損之后其5號板的問題是相當(dāng)嚴(yán)重，變成了單板受力情況嗎，設(shè)置為工況2。下面將對兩種實驗工況分別進(jìn)行分析。

3.4.1工況1的實驗

1）邊板跨中底面實測應(yīng)變數(shù)據(jù)

表2和圖5分別為不同荷載時1號板跨中應(yīng)變數(shù)據(jù)對比和其折線圖，圖中A4表示的是1號板底應(yīng)變測點。從中可以看出，對橋梁進(jìn)行加固之后其應(yīng)變均小于加固之前，從圖5中可以看出，不管是加固前還是加固后，應(yīng)變基本上成線性，且加固前后應(yīng)變的變化規(guī)律一致。從表中或者圖中可以看出，采用體外預(yù)應(yīng)力對橋梁進(jìn)行加固之后，板底的承受拉應(yīng)力減小了，說明其加固起到了增加強度的作用，此時的底板處于彈性工作狀態(tài)。

2）邊板底面實測撓度數(shù)據(jù)

表3和圖6為邊板底面不同實驗效率下加固前后的撓度數(shù)據(jù)及其折線圖。從中可以看出，與加固前的撓度進(jìn)行比較，加固之后的撓度是小于加固前的，與應(yīng)變變化情況一樣，加固前后的撓度變化規(guī)律成線性，且兩者變化規(guī)律一致。從中可以知道通過使用體外預(yù)應(yīng)力加固技之后，板跨中豎向撓度變小，說明其剛度增加是非常明顯的，是一種彈性工作狀態(tài)。

3.4.2工況2的實驗

表4為不同試驗效率下5號板底面加固前后的應(yīng)變數(shù)據(jù)對比，表5為不同試驗效率下5號板底面加固前后的撓度數(shù)據(jù)對比。從表4和表5中可以看出，對5號板底進(jìn)行加固之后，其應(yīng)變和撓度的變化規(guī)律與底板中跨規(guī)律是一樣的。其應(yīng)變比加固之前的應(yīng)變要小，其撓度也要比加固之前要小，并且表現(xiàn)的是基本成線性關(guān)系。這兩者說明了使用體外預(yù)應(yīng)力加固之后，底板的承受拉力變小，說明增加了其橋梁的強度，跨中豎向撓度變小了，說明其對剛度有所增加，總的來講，加固后的梁板處于彈性工作狀態(tài)，其起到了加固效果。

4結(jié)語

通過對上文的分析，在該高速公路橋梁加固中使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是最為合適的，通過對其加固效果進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)加固后橋板的強度和剛度都有明顯性的增加，能夠處于彈性工作狀態(tài)，并且有一定的安全儲備。高速公路橋梁進(jìn)行加固的方式比較多，文章研究的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)只是其中一種，每種加固方式都有各自缺點和優(yōu)勢，需要根據(jù)工程本身進(jìn)行綜合考慮選擇何種加固方式能夠達(dá)到最好的加固效果。

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