蔣伍林

摘要：橋梁工程是十分重要的交通樞紐，隨著橋梁工程使用年限的增加，容易出現(xiàn)剛度不足、承載力降低等問題，對此，在橋梁工程施工中，需選擇有效的加固施工技術(shù)，其中，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的加固效果比較好。本文首先對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)構(gòu)進行介紹，然后對體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的優(yōu)點進行分析，并對梁式橋梁工程施工中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點進行詳細探究，以期為實際工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：梁式橋梁;體外預(yù)應(yīng)力技術(shù);結(jié)構(gòu)體系

中圖分類號：U445.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)屬于后張預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，在體外預(yù)應(yīng)力施工中，需在軸承結(jié)構(gòu)主體外部拉伸的鋼筋進行預(yù)應(yīng)力施工。梁式橋梁工程施工通過應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠有效提升混凝土結(jié)構(gòu)強度，橋梁工程受到體外預(yù)應(yīng)力鋼筋所施加的壓力后，彎矩即可產(chǎn)生橫截面拉應(yīng)力，能夠有效抵消橋梁工程受力，進而提升橋梁工程承載力。[1]因此，本文將對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在梁式橋梁工程施工中的應(yīng)用方式進行深入研究。

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)構(gòu)

1.1 體外預(yù)應(yīng)力梁

在梁式橋梁工程施工中，體外預(yù)應(yīng)力加固施工需在橋梁工程整體結(jié)構(gòu)以外設(shè)置加固結(jié)構(gòu)，通過利用多根絞線，即可達到良好的加固效果。在體外預(yù)應(yīng)力施工中，可在橋梁工程側(cè)梁下半部分設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力鋼絲索，同時需安裝連接構(gòu)件，使得各類結(jié)構(gòu)形成一個整體，進而提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。體外預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)體系

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)體系可分為兩種類型：第一，無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系;第二，有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系。其中，無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系是由單根無粘結(jié)筋平行組成的，并深入至HDPE管，通過應(yīng)用灌漿施工技術(shù)，即可有效固結(jié)無粘結(jié)鋼筋。在粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系施工中，在鋼管中設(shè)置鋼紋線孔道能夠產(chǎn)生張力作用，強度較高，利用水泥材料進行灌注施工后，即可達到良好的加固效果。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的優(yōu)點

在橋梁工程施工中，與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)相比，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的加固效果更好，能夠有效提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、建筑材料的荷載重力反應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于各類重力結(jié)構(gòu)中，可提高橋梁工程結(jié)構(gòu)件基礎(chǔ)承載能力，避免結(jié)構(gòu)形變，保證橋梁工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用中，無須應(yīng)用內(nèi)部管道加固方式，在外力結(jié)構(gòu)支撐作用下，即可達到良好的結(jié)構(gòu)加固效果，提升施工材料之間的結(jié)合效果，同時使安裝施工方式便捷，提升張拉施工效果，無須應(yīng)用大型機械設(shè)備即可完成相關(guān)作用。[2]體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要被應(yīng)用于較短橋梁工程施工中，在較短時間內(nèi)即可達到良好的加固效果，并且施工成本較低。

體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的加固方式靈活便捷，在維護管理中，可結(jié)合實際情況更換相關(guān)構(gòu)件，如果橋梁工程外部結(jié)構(gòu)件受到外界環(huán)境因素的影響而損壞，體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可在較短時間內(nèi)對橋梁工程結(jié)構(gòu)重心進行優(yōu)化調(diào)整，便于對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進行安裝施工。在體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實際應(yīng)用中，施工工序簡單，同時在橋梁工程日常維護管理中的施工操作方式便捷，可有效提升橋梁工程運行穩(wěn)定性。[3]

體外預(yù)應(yīng)力橋梁工程結(jié)構(gòu)鋼筋基礎(chǔ)的穩(wěn)定性比較強，同時混凝土截面協(xié)調(diào)效果好，因此不容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形變問題，并且預(yù)應(yīng)力約束分布均勻度比較高，結(jié)構(gòu)重心不會發(fā)生偏移，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)變化幅度進行有效控制，避免橋梁工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。如果橋梁工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，并且在外力作用下逐漸向基礎(chǔ)承壓結(jié)構(gòu)延伸，在體外預(yù)應(yīng)力作用下，依然不會對結(jié)構(gòu)閉合效果造成較大的不良影響，能夠為橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫處理提供充足空間。

與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力鋼束的長度比較大，通過應(yīng)用連續(xù)跨步束，即可有效提升結(jié)構(gòu)強度以及密實度，提升剛度標(biāo)準(zhǔn)，避免結(jié)構(gòu)突出;提升預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)使用方式的靈活度，避免發(fā)生嚴重的橋梁工程病害。

橋梁工程預(yù)應(yīng)力箱梁施工需對橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上部進行優(yōu)化設(shè)計，否則可能會對橋梁工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成較大的不良影響，如果橋梁工程重力比較大，則會影響橋梁工程基礎(chǔ)施工質(zhì)量。對此，利用體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，在梁體內(nèi)設(shè)置體外束，能夠避免與橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接接觸，通過間接基礎(chǔ)，即可達到良好的加固效果。[4]

橋梁工程體外束可采用直線設(shè)計形式，部分橋梁工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較特殊，可采用折線設(shè)計形式，束形簡單，在與轉(zhuǎn)向塊進行連接時，摩擦范圍比較小，能夠有效降低預(yù)應(yīng)力損失，將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)壓力控制在一定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)向塊配筋形式如圖2所示。

3 梁式橋梁加固中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 設(shè)計要點

在梁式橋梁工程施工中，通過應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，能夠有效提升橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載能力，同時可對合力束界進行優(yōu)化調(diào)整。[5]通過調(diào)節(jié)合力束界，即可促進橋梁工程結(jié)構(gòu)承載能力的提升，因此，對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用方案進行科學(xué)合理的設(shè)計，即可提高橋梁工程使用效果。

3.2 加固處理及計算

在部分橋梁工程施工中，地質(zhì)環(huán)境高度比較大，應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工效果比較差，并且容易受到拱頂沉降影響，另外，水壓變化、圍巖壓力也會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生形變。對此，在預(yù)應(yīng)力加固施工中，必須采取有效措施提升支護受力均衡效果。

在橋梁工程設(shè)計中，低矮區(qū)域的地下水對橋梁工程結(jié)構(gòu)的影響比較大，如果巖層與隧道軸線夾角有褶皺，則需采取有效的處理措施，同時對支護結(jié)構(gòu)受力情況進行優(yōu)化調(diào)整，保證預(yù)應(yīng)力加固施工效果。

在對橋梁工程加固體系進行內(nèi)力計算分析時，活荷載所造成的水平筋拉力增量可作為變量，同時應(yīng)切斷水平筋，計算公式如下：

式（1）中，ω1為從墊板中心至支座中心范圍的活載彎矩面積，q為活載集度。

式（2）中，ω2指的是在兩墊板中心范圍中的活載彎矩圖面積，l3指的是從墊板中心到支座中心之間的距離。

式（3）中，y1指的是在單位力作用下所造成的梁端彎矩圖面積重心豎向坐標(biāo)，Xc指的是ω1重心至墊板中心之間的距離。

在式（4）和式（5）中，A指的是斜筋與水平筋拉力之間的比值，f指的是滑塊與梁底的摩擦系數(shù);α指的是斜筋與梁縱軸之間的夾角。

3.3 體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁的施工工藝

3.3.1 體外預(yù)應(yīng)力在加固橋梁中的相關(guān)規(guī)定

在梁式橋梁工程施工中，體外預(yù)應(yīng)力加固體系是由連續(xù)剛構(gòu)橋、鋼筋混凝土、連續(xù)梁、混凝土簡支梁所組成的，在該體系中還有多個結(jié)構(gòu)件，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨固設(shè)備、梁體、滑塊、減震裝置等。預(yù)應(yīng)力筋包括鋼絲、鋼絞線等。對于體外索，要求具有良好的抗腐蝕性能，且具有可更換性，如果體外索自由長度在1 m以上，則需采用定位裝置進行固定。對于轉(zhuǎn)向裝置，需綜合考慮預(yù)應(yīng)束根數(shù)、體外預(yù)應(yīng)力大小以及普通鋼筋間距等進行優(yōu)化設(shè)計。[6]轉(zhuǎn)向裝置是由鋼部件以及現(xiàn)澆混凝土塊體所組成的，要求與梁體緊密連接?；炷翝仓┕ば钁?yīng)用標(biāo)號C25以上的混凝土。

3.3.2 體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁施工

體外預(yù)應(yīng)力極限應(yīng)力影響因素較多，包括預(yù)應(yīng)力大小、荷載形式、配筋指標(biāo)以及荷載種類等。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)荷載對體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)變增量的影響比較大，要求根據(jù)橋梁工程建設(shè)要求進行優(yōu)化設(shè)計。另外，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有良好的抗裂性能以及延展性能，在結(jié)構(gòu)體系極限荷載下，要求將極限應(yīng)力控制在結(jié)構(gòu)體系屈服強度以下。在活荷載影響下，在彎折節(jié)點處，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體外索可發(fā)生滑移。另外，簡支結(jié)構(gòu)極限應(yīng)力應(yīng)控制在體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)極限應(yīng)力增量以上。

3.4 施工控制要點

橋梁工程加固施工需妥善解決承載力降低問題，確保合力束界一致性，保證橋梁工程加固施工效果，施工控制要點如下：①根據(jù)橋梁工程施工現(xiàn)場實際情況合理布控預(yù)應(yīng)力束，提升束結(jié)構(gòu)應(yīng)力基礎(chǔ)，保證合力束界數(shù)據(jù)相同，避免在橋梁工程加固施工完成后由于合力束界控制不當(dāng)而影響結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。②橋梁工程橋跨結(jié)構(gòu)以及跨中結(jié)構(gòu)共有3個斷面，在斷面處理中，應(yīng)綜合考慮橫向分布情況在各個斷面上設(shè)置3個控制點，同時需設(shè)置9個檢測點，采用水準(zhǔn)儀以及全站儀對結(jié)構(gòu)變化情況進行檢測分析，在獲得完善的檢測數(shù)據(jù)后，即可將檢測數(shù)據(jù)傳遞至傳感器中，對合力束界繼續(xù)進行有效控制，保證預(yù)應(yīng)力加固效果。③橋梁工程預(yù)應(yīng)力張拉施工應(yīng)對不同束整束的受力情況進行有效控制，避免單一束條受力過大而對預(yù)應(yīng)力加固效果造成不良影響，需要注意，在單根結(jié)構(gòu)張拉施工過程中，應(yīng)對同束基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確計算。④橋梁工程預(yù)應(yīng)力加固施工盡量采用智能化施工技術(shù)，嚴格控制作業(yè)方向，避免在預(yù)應(yīng)力施工中出現(xiàn)質(zhì)量隱患，進而對橋梁工程加固施工效果造成不良影響。

4 結(jié)語

本文對梁式橋梁工程施工中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點進行了詳細探究。在橋梁工程加固施工中，體外預(yù)應(yīng)力是比較常見的加固施工技術(shù)，能夠有效提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長橋梁工程的使用年限。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實際應(yīng)用需綜合考慮橋梁工程適用性以及加固條件，對加固數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確計算，確保滿足預(yù)期設(shè)計要求，保證橋梁工程加固施工效果。

（責(zé)任編輯：陳之曦）

參考文獻：

[1]殷新鋒，王成煜，黃嶼，等.體外預(yù)應(yīng)力橋梁轉(zhuǎn)向塊的受力性能分析[J].中外公路，2017，37（5）：100-103.

[2]王明華.體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計方法分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2017，13（5）：280-282.

[3]賈小琳.體外預(yù)應(yīng)力在橋梁加固中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（15）：2420-2421.

[4]楊勇.公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固的施工工藝重點探究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（7）：244-245，248.

[5]劉杰.混凝土連續(xù)橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)研究[J].城市道橋與防洪，2018（8）：228-230，252，25.

[6]吳越.公路橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固與施工方法研究[J].交通世界，2019（13）：124-125.