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        公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

        2021-04-02 07:03:05吳志昌
        中國公路 2021年11期
        關(guān)鍵詞:錨點壓漿梁體

        吳志昌

        (廣深珠高速公路有限公司,廣東 東莞 523925)

        我國的公路橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范里有多種加固技術(shù)方法及其適用范圍的介紹,不少技術(shù)都面臨淘汰和升級,而體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在預(yù)應(yīng)力技術(shù)體系中較為突出,現(xiàn)在多作為一種單獨的技術(shù)用于橋梁改造和修復(fù)工程,通過轉(zhuǎn)向塊和體外端部錨作用于橋梁和建筑結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)加固補強之中,體外預(yù)應(yīng)力鋼筋施工簡單,加固效果好,在橋梁工程中應(yīng)用廣泛,可以大大增加橋梁的承載力,還可以預(yù)防病害問題的出現(xiàn)和擴大,對交通的影響也較小。

        一、體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

        (一)加固方法

        體外預(yù)應(yīng)力加固法是通過鋼-預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu),在橋梁架構(gòu)本體外施加預(yù)應(yīng)力,其原理與懸索結(jié)構(gòu)相似,橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部對鋼束錨固區(qū)域設(shè)置高強鋼絞線作為“懸索”,在結(jié)構(gòu)本體之外設(shè)置轉(zhuǎn)向塊,順著梁體長度方向,等間距設(shè)置撐桿。在加固過程中,通過預(yù)應(yīng)力筋對梁體提供預(yù)應(yīng)力,通過撐桿將預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換成反向荷載作用于加固梁,由此提高梁體承載力,達(dá)到加固梁體的作用。

        (二)加固機理

        我國的公路橋梁大多是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用體外預(yù)應(yīng)力加固的時候,其效果與受力面積及頻率、混凝土截面面積等因素有著密切的關(guān)系,通過體外預(yù)應(yīng)力鋼筋對梁體施加預(yù)壓力,加固后應(yīng)力筋的參數(shù)及承載能力等會發(fā)生改變,因此可據(jù)此調(diào)控體外預(yù)應(yīng)力,合理提升公路橋梁結(jié)構(gòu)承載性。該過程利用了等效荷載的概念:第一,在加固梁中施加的外力自成平衡體系;第二,加固體系對梁體產(chǎn)生反向彎矩和反向剪力,抵消原梁承受的彎矩荷載。此外,被加固梁由受彎構(gòu)件轉(zhuǎn)為偏心受壓構(gòu)件,在發(fā)生偏移的條件下通過二次效應(yīng)力改變橋梁結(jié)構(gòu)的受力面積及荷載等,從而提高了原梁的承載力。

        二、公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)優(yōu)勢

        (一)交通影響較小

        一般公路橋梁的維護(hù)需要半封閉或全封閉施工,根據(jù)維護(hù)工程規(guī)模,時間會持續(xù)一周或幾個月不等,對城市的正常交通產(chǎn)生影響,容易造成交通事故。而體外加固技術(shù)耗時較短,且基本上沒有必要嚴(yán)格禁止雙向交通,可以在對交通影響很小的情況下快速完成作業(yè),盡快恢復(fù)正常交通秩序,減輕對出行造成的不便。

        (二)加固效果佳

        體外預(yù)應(yīng)力加固方法預(yù)應(yīng)力筋布置簡單,無需過多的施工機械設(shè)備和施工人員,可以結(jié)合現(xiàn)場實際需求靈活微調(diào),無需增大斷面,且增加恒重不多,施工工序較為簡單,方便快捷,又能達(dá)到有效加固的目的,將橋梁結(jié)構(gòu)外部的小裂縫減到最小,工程工期較短,造價較低。

        (三)后期維護(hù)簡單

        預(yù)應(yīng)力筋的保養(yǎng)和檢查方便。當(dāng)主橋改造工程完成維修后,在早期和后期的維護(hù)檢查階段,可以有效監(jiān)測預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋是否腐蝕或斷裂,及時發(fā)現(xiàn)公路橋梁上存在的各種問題。由于維修和更換較為方便,能夠及時有效地修復(fù),確保主橋的總體結(jié)構(gòu)性能滿足工程建設(shè)的需求,進(jìn)一步提高公路橋梁的安全性和穩(wěn)定性,促使其更好地為出行者提供安全高質(zhì)量的交通運輸服務(wù)。

        三、公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)開展流程

        (一)檢測分析

        首先要做好加固施工前的準(zhǔn)備工作,全面檢測整個橋體,了解破損位置、原因和程度,分析橋梁耐久性和承載力所產(chǎn)生的影響。根據(jù)前期勘查結(jié)果科學(xué)地計算和評估,并結(jié)合公路橋梁工程的建設(shè)情況擬定調(diào)查報告,力學(xué)性能試驗和計算書。以此作為體外預(yù)應(yīng)力加固施工方案的制定依據(jù),做好施工進(jìn)度計劃和組織設(shè)計,以預(yù)期的加固效果為目標(biāo)規(guī)范施工,保障施工效果,并盡量做到節(jié)約成本。

        (二)放樣定位

        放樣定位主要是為了確定最佳的錨點位置,完成錨點的總體規(guī)劃,具體操作有兩種方式:第一種是依據(jù)錨固支座的位置及滑塊墊板確定,經(jīng)過測量,標(biāo)記出錨固中心到墊塊中心、跨中位置的距離,并在梁底繪出墊塊標(biāo)記,將螺栓孔洞的位置標(biāo)出;第二種是依據(jù)錨固點定位,當(dāng)斜筋上的錨固點處在梁頂、梁端面時,可以將電動單梁起重機壁用作縱軸的伸出點,保持梁表面和混凝土梁的垂直狀態(tài),采用專用的測量工具先測量錨點與橋頭之間的距離,再沿縱橋位置測量相應(yīng)的錨固點與橋梁端實際距離。此外,為了防止公路橋梁主橋鋼管結(jié)構(gòu)造成損壞,當(dāng)梁頂板、腹板等存在受力筋時,需要調(diào)整錨點的最佳位置。

        (三)設(shè)置錨固點

        錨固點需要結(jié)合施工現(xiàn)狀合理設(shè)置,例如當(dāng)錨固點位于梁頂或橋頂時,必須仔細(xì)設(shè)計公路橋梁斜筋穿出的位置,并據(jù)此設(shè)計橋面板或梁頂面上的水平孔。錨固點的設(shè)置與很多因素都有關(guān)系,需要認(rèn)真做好復(fù)檢,及時調(diào)整。此外,確定錨固點后,要鑿開錨板處的混凝土板,利用鑿巖機,將鉆頭中心與錨定點對齊,完成鉆孔操作,并清理碎屑,通過混凝土砂漿、涂環(huán)氧膠溶液等,使錨定板的外表面與梁頂部的外表面平行,利用水泥混凝土保護(hù)層來保護(hù)錨定點。

        (四)安裝與張拉預(yù)應(yīng)力筋

        安裝前要詳細(xì)檢查主要工程錨固部分的狀態(tài),在確保錨點固定牢靠、螺栓擰緊、水平滑塊固定、水平鋼筋位置正確后,結(jié)合公路橋梁工程施工的實際情況選擇合適的張拉法按照規(guī)范要求安裝,控制預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲線形狀,確保預(yù)應(yīng)力值、伸長率等滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

        目前有以下幾種預(yù)應(yīng)力張拉法:一是橫向收緊張拉法。將預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝在梁體下邊緣,在梁端彎起,在預(yù)應(yīng)力鋼筋水平段的中點收緊對稱鋼筋,由此產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。二是縱向張拉法。在梁底布置預(yù)應(yīng)力鋼筋,在導(dǎo)向塊的位置彎起,順著梁頂張拉。三是豎向張拉法。將預(yù)應(yīng)力鋼筋對稱布置在梁肋兩側(cè),在預(yù)應(yīng)力筋中部豎直向上張拉。

        (五)壓漿施工

        作為體外預(yù)應(yīng)力加固施工的最后一步,也是其中非常關(guān)鍵的一步,為了保證技術(shù)實施質(zhì)量,張拉完成后的24小時內(nèi)必須通過相同施工條件下的模擬試驗,確定壓漿密度、壓漿設(shè)備工作時的相關(guān)參數(shù),確保其符合實際施工要求。同時,為了更好地控制壓漿施工質(zhì)量,一般采用手動壓漿機,控制好壓漿時間和穩(wěn)定性,從而達(dá)到合格的壓漿密實度質(zhì)檢指標(biāo),滿足加固壓漿施工的質(zhì)量要求。

        四、結(jié)語

        體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁加固中具有良好的加固效果,作為一種應(yīng)用優(yōu)勢較為突出的橋梁加固改造技術(shù),可以快速恢復(fù)公路橋梁使用狀態(tài),強化橋梁的承載能力,提升橋梁工程的質(zhì)量,減緩橋梁的老化時間,并且從工程建設(shè)角度來說,工期和工程造價都更容易控制,施工更容易開展,投資綜合效益更明顯。

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