文 / 景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心樂平分中心 王慧玲

以預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)為研究背景，對(duì)該技術(shù)在混凝土橋梁加固工程實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)研究。首先闡述混凝土橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其次在分析混凝土橋梁病害問題及原因同時(shí)，提出了以改善混凝土橋梁結(jié)構(gòu)病害問題的被動(dòng)加固法與主動(dòng)加固法。而此類加固方法技術(shù)成熟且易于操作，能夠有效提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，可普遍應(yīng)用到不同類橋梁加固工程中，值得推廣使用。

引言

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具備加固性能強(qiáng)、操作方便等特點(diǎn)，將其應(yīng)用到混凝土橋梁加固工程中能夠提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，對(duì)保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性有促進(jìn)作用。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁特點(diǎn)

在當(dāng)前階段，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在許多場(chǎng)景中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是體現(xiàn)在橋梁建設(shè)的環(huán)節(jié)中。我國預(yù)應(yīng)力混凝土在上個(gè)世紀(jì)30年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，并在50年代得到了廣泛的普及和應(yīng)用，尤其是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁應(yīng)用中發(fā)揮了應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

較大的結(jié)構(gòu)剛度

在橋梁建設(shè)的環(huán)節(jié)中，由于整體的荷載量變化，相對(duì)較小，尤其是在建設(shè)完成之后，因?yàn)闃蝮w自身的自重和車輛荷載量的變化，會(huì)造成橋身的整體變化，影響到橋身的繞度，尤其是在難以控制繞度的情況下，引起橋身嚴(yán)重變形。在橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠做好自重荷載量的控制工作，把握各項(xiàng)荷載量的各項(xiàng)內(nèi)容，尤其是等到各項(xiàng)施工結(jié)束之后，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的優(yōu)勢(shì)，降低饒度的產(chǎn)生，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的形變，提升橋梁的安全性。

橋梁自重低

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工建設(shè)時(shí)，一定要結(jié)合材料的基本情況進(jìn)行提前設(shè)計(jì)，按照混凝土和橋梁的內(nèi)容進(jìn)行選材，并在制作的環(huán)節(jié)中對(duì)混凝土的量進(jìn)行有效控制。與此同時(shí)我們可以結(jié)合橋梁的設(shè)計(jì)理念，逐步優(yōu)化預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)。特別要選擇一些具有高性能的材料，避免預(yù)應(yīng)力混凝土材料的自種情況。所以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的過程中，我們可以有效的選擇合適的方式降低橋梁的自重。

結(jié)構(gòu)安全性能的強(qiáng)化

考慮到運(yùn)用到了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁的施工環(huán)節(jié)中，我們可以消除橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變化，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和有效性。所以在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，我們可以保證安全性能的完全釋放。

施工效率與環(huán)保性能較高

在預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的施工過程中，我們可以充分發(fā)揮原材料的優(yōu)勢(shì)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的材料浪費(fèi)。與此同時(shí)，我們可以保證整個(gè)橋梁性能的提升，做好基礎(chǔ)性的處理工作，避免因其他因素帶來的影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁存在問題和成因分析

和預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相比較，整體的造價(jià)偏低，剛度相對(duì)較大，保證了整體的安全性和有效性，提升了整體的施工效率。由于橋梁自身結(jié)構(gòu)的自重影響加上混凝土抗裂性能的弱化，使得混凝土橋梁出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，甚至引起了較大的問題。因此，危及到橋梁的安全性能。

存在的問題

1.結(jié)構(gòu)存在裂縫

作為一種典型的混凝土材料，經(jīng)常出現(xiàn)裂縫是非常絕對(duì)的，不產(chǎn)生裂縫是相對(duì)的。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在裂縫產(chǎn)生的過程中，該裂縫會(huì)從微觀一直延伸到宏觀一個(gè)完整的流程。混凝土材料微裂有三種形式，分別依次是凍脹裂縫、水泥石裂縫和骨料裂縫。以上三種裂縫主要是以混凝土材料裂縫的形式進(jìn)行區(qū)分的。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁紅光裂縫存在于各項(xiàng)材料內(nèi)部，甚至也會(huì)延伸到材料表面 。從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的情況來看，一定要隨時(shí)關(guān)注裂縫的產(chǎn)生，避免裂縫對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁產(chǎn)生的改變，消除結(jié)構(gòu)失穩(wěn)帶來的影響。

2.增大結(jié)構(gòu)撓度

所謂的撓度，主要指的是在受彎構(gòu)件的作用下會(huì)形成豎直方向的形變。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一旦出現(xiàn)了撓度，從側(cè)面表明橋梁的結(jié)構(gòu)，內(nèi)力也出現(xiàn)了不同程度的變化。一旦橋梁的承受能力超過了混凝土的抗拉性能的時(shí)候，橋梁就會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫，與此同時(shí)裂縫也會(huì)隨之?dāng)U大，造成橋梁內(nèi)部的失衡。

產(chǎn)生的根源

從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的根源來看，可以分為內(nèi)部和外部兩種原因，主要的還是由于預(yù)應(yīng)力橋梁，因?yàn)槭艿胶奢d力的作用，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的位移甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫。在這個(gè)過程中，外部荷載量比如說像汽車環(huán)境變化、材料的收縮、橋梁沉降等所產(chǎn)生的荷載，都會(huì)給橋體本身帶來內(nèi)力的變化，影響到最終的應(yīng)力變化。產(chǎn)生不同程度的形變型變，一旦超過混凝土結(jié)構(gòu)的自身結(jié)構(gòu)力，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁撓度的產(chǎn)生具有多種原因，由于長期的變化造成預(yù)應(yīng)力失效。從預(yù)應(yīng)力橋梁撓度變化的主要原因來說，剛度降低是導(dǎo)致所有問題的關(guān)鍵所在。一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫開裂，就要做好非剛性的連接；其次是橋梁腹板出現(xiàn)了大面積的開裂，也會(huì)引起整個(gè)截面的剛度降低。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固的基本原理

1.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固力學(xué)特性

當(dāng)荷載力在以上橋梁進(jìn)行作用時(shí)，可以看出橋梁是一種純彎結(jié)構(gòu)，它能夠承受上部荷載量對(duì)橋梁所產(chǎn)生的彎矩 。而在加固力學(xué)特性分析時(shí)，可以按照以下公式進(jìn)行計(jì)算。

從應(yīng)力產(chǎn)生的情況可知，橋梁在受力的過程中會(huì)發(fā)生不同形式的形變，主要是由于三個(gè)因素導(dǎo)致的荷載過程中產(chǎn)生的內(nèi)力大小，橋梁主梁橫截面的面積直接對(duì)截面的幾何特性和材料的特性造成了不同程度的影響。一旦橋梁上部的荷載量增加時(shí)，會(huì)使橋梁的彎矩增加，造成不同程度的應(yīng)力變化，一旦應(yīng)力變化超過橋梁自身材料的特殊性是會(huì)造成橋梁自身的開裂，引起承載力下降等危險(xiǎn)現(xiàn)象；與此同時(shí)一旦橋梁的使用時(shí)間超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，材料會(huì)隨著時(shí)間推移導(dǎo)致材料性能的弱化，甚至引起應(yīng)力能力的變化 。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固基本原理

從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固情況來看，可以從兩個(gè)方面著手，首先是從外因出發(fā)，完全改變橋梁的結(jié)構(gòu)性能，保證橋梁的承載力符合要求。其次是從設(shè)計(jì)出發(fā)，按照橋梁的主梁橫截面面積，通過多種混凝土的噴射包裝形式，增強(qiáng)整體的強(qiáng)度；為了保證橋梁主梁的強(qiáng)度大小，通常會(huì)選擇碳纖維和環(huán)氧砂漿粘貼鋼板提升橋梁的強(qiáng)度。除此之外還要從內(nèi)因角度著手，依托橋梁內(nèi)力的調(diào)整，保證橋梁的承載力提升。具體來說可以將橋梁的原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變提升橋梁的荷載量，一般從純彎曲結(jié)構(gòu)全面改變?yōu)閺潐航Y(jié)構(gòu)，消除橋梁主梁承受的彎曲影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁被動(dòng)加固法

1.粘貼鋼板或碳釬維布法

選擇合適的鋼板和碳纖維布進(jìn)行加固處理，因?yàn)檫@些材料屬于高強(qiáng)材料，能夠保證橋梁的剛度提升至最高水平。在橋梁加固的過程中，要及時(shí)張貼材料，保證受拉區(qū)域和受力薄弱節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，更好地提升橋梁的整體承載力。這種加固方法的優(yōu)勢(shì)，明顯可以維持橋梁結(jié)構(gòu)原有尺寸截面的穩(wěn)定性，同時(shí)通過全面有效的施工方法和施工技術(shù)，更好地提升施工效果。所以這種加固方法是整個(gè)預(yù)應(yīng)力橋梁加固過程中最佳科學(xué)和有效的方法。

2.增大截面與配筋法

在原有橋梁主梁的截面下增大橫截面積和配筋，法是一種能夠達(dá)到良好受力狀態(tài)的方法，可以避免在受力過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的彎矩，進(jìn)而達(dá)到減少應(yīng)力的效果。這種加固方法的加固原理非常簡(jiǎn)單，具有良好的優(yōu)勢(shì)，尤其是在橋梁加固的過程中，可以搭設(shè)良好的架體，維持整體的穩(wěn)定，保證整體的工作量符合規(guī)范。

3.結(jié)構(gòu)受力體系法的改變

在加固結(jié)構(gòu)受力體系法的過程中，可以保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體承載力的提升，這種方法的優(yōu)勢(shì)比較明顯，可以改變橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀況，將原有的拉力減小至最低的水平，保證結(jié)構(gòu)拉力的穩(wěn)定性和有效性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫風(fēng)險(xiǎn)。但是這種方法的工作量相對(duì)較大，還需要投入大量的資金和能源，甚至要改變?cè)械慕Y(jié)構(gòu)形式。除了特殊的情況以外，這種加固方法不會(huì)得到普及。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁主動(dòng)加固法

1.體外預(yù)應(yīng)力加固法

在原有運(yùn)力橋架的基礎(chǔ)上合理控制橋梁的受拉區(qū)域，保證預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向符合放置的規(guī)定，這是體外預(yù)應(yīng)力加固方法的一種優(yōu)勢(shì)。它可以有效地將橋梁體外運(yùn)力經(jīng)的走向進(jìn)行集中調(diào)整，維持內(nèi)力與橋梁的水平方向變化，避免出現(xiàn)橋梁的應(yīng)力緊張。以上的加固方法非常適用于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)結(jié)構(gòu)，尤其是在加固改造過程中維持一定的穩(wěn)定性。

2.無粘結(jié)和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法指的是具有良好防護(hù)服保護(hù)能力的預(yù)應(yīng)力鋼筋排布，在加固的橋梁內(nèi)部，然后結(jié)合具體的澆筑內(nèi)容，按照有效的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值的控制，尤其是在一些鋼筋張拉的部位增加橋梁的整體穩(wěn)定性。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋加固法是相對(duì)而言的一種加固方法，他能夠按照具體的錨固位置進(jìn)行加固，一旦兩者形成有效的粘結(jié)并形成完整的整體，進(jìn)而達(dá)到同一受力的最終效果。

結(jié)語

本文基于橋梁加固施工項(xiàng)目的各項(xiàng)基礎(chǔ)性內(nèi)容，合理控制體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的具體優(yōu)勢(shì)，按照研究的類型把握其中的各項(xiàng)參數(shù)，更好的滿足橋梁的加固需求，進(jìn)而達(dá)到有效的加固效果。