淺談橋梁加固過程中體外預應力技術的應用
2011-11-14 來源：中國鳴網(wǎng)
1、常用的體外預應力加固方法及施工工藝
采用體外預應力對梁式橋上部結構進行補強加固，其作法是在梁的下緣受拉區(qū)設置用粗鋼筋形成的預應力拉桿或預應力鋼束，通過張拉對粱體產(chǎn)生偏心的預應力，在此偏心壓力作用下梁體上拱，荷載撓度減小，改善了結構的受力，從而提高承載能力。
1.1下?lián)问筋A應力拉桿（粗鋼筋）加固法
當橋下凈空條件許可，可以采用在梁下設置預應力拉桿（粗鋼筋）體系進行補強，有時也可將粗鋼筋錨固在從梁端數(shù)起的第二道橫隔板上。改變支撐點的位置和調(diào)整拉桿中的拉力以滿足承載力的要求。
（1）橫向收緊張拉法
作為拉桿的粗鋼筋分兩層布置在梁肋底面兩側(cè)，在靠近梁端適當位置上彎起，與固定在梁端的鋼制u形錨固板焊接。粗鋼筋彎起處用短鋼筋支撐，縱向每隔一定間距設一道撐棍和鎖緊螺栓。通過收緊器將拉桿橫向收緊而使拉桿受力，從而在梁體產(chǎn)生預壓應力。
橫向收緊張拉的具體施工工序為：
A粘貼錨固鋼板，將梁端混凝土保護層鑿除，使主筋外露，清除碎渣浮漿后用環(huán)氧砂漿粘貼u形錨固鋼板；
B焊接拉桿粗鋼筋，先將粗鋼筋的彎起段按設計斜度焊在錨固板上，然后用夾桿焊將粗鋼筋的水平段與彎起段焊在一起；
C安裝張拉裝置，先放好彎起點墊塊撐棍，再安設中間撐棍及鎖緊螺栓，緊貼鎖緊螺栓處安放收緊器；
D預張拉，預張拉的目的在于檢查拉桿的焊接質(zhì)量，預張拉力按設計張拉力的80％一90％控制，預張拉力保持12h后卸除；
E張拉，旋緊收緊器，使兩側(cè)拉桿向中間收攏，按設計收緊量對稱分次收緊，達到設計收緊量后再收緊l一2mm，然后擰緊鎖緊螺栓，并用雙螺帽鎖住。最后卸除收緊器。
（2）縱向張拉法
當采用縱向張拉法補強加固時，拉桿鋼筋仍沿梁底部布置，兩端向上彎起：它與橫向收緊張拉法不同之處在于：拉桿兩端彎起段通常都穿過翼緣板上的斜孔伸至橋面，拉桿端部設有絲扣，用軋絲錨錨固于梁頂?shù)腻^固槽內(nèi)?？v向張拉法對拉桿鋼筋施加預應力可以用旋緊螺帽，端部用張拉千斤頂張拉，拉桿中間設置法蘭螺絲收緊扣及電熱張拉等手段完成。縱向張拉補強加固的大致花工工藝為：
A鑿開梁端橋面鋪裝，在梁端頂部按設計斜度鑿出錨固槽；
B鉆孔，在錨固槽內(nèi)沿梁腹板側(cè)壁方向按設計斜度鉆兩個平行的空洞；
C粘貼梁端錨固墊板和梁底的短柱支座墊板；
D安裝拉桿鋼筋，拉桿分水平段及彎起的錨固段兩部分，各拉桿的松緊度應調(diào)整一致；
E張拉，每片粱上的幾根拉桿應保持均衡張拉；
F錨固，防水砂漿或環(huán)氧砂漿填入錨固槽封錨；
G防護處理。
（3）組合式預應力補強拉桿加固法
這是既布置水平補強拉桿，也布置有下?lián)问窖a強拉桿的組合式預應力加固方法。
（4）豎向頂撐張拉法
采用豎向頂撐張拉法是在梁端底部設置u形鋼錨固板，沿梁底設置拉桿，拉桿兩端焊在鋼錨固板上，在梁的l／4跨徑及跨中（或跨間橫隔板）位置設置張緊夾具，張緊夾具安裝在固定于梁腹或橫隔板上的承托架上給拉桿施加預應力，當拉桿達到設計應力值后，用鋼筋混凝土墊塊在拉桿與梁底面間楔緊，以固定拉桿位置并保持張拉力，作后卸除張緊夾具和承托架并做好拉桿的防銹處理。
1.2體外預應力鋼絲束加固法
采用體外預應力鋼絲束加固粱式上部結構，一般沿梁肋側(cè)面按某種曲線（常用的有拋物線等）線形設置預應力鋼絲柬。為保持曲線線形并固定鋼束位置，在梁底每隔一定間距（50—10㎝）設置一個定位箍圈（有粱底向上兜），或者在梁肋側(cè)面埋設定位銷。鋼絲束的兩端頭則穿過梁端翼緣板上的斜孔伸至梁頂錨固。為了防止鋼絲束的銹蝕，預應力鋼絲束應放在保護導管內(nèi)，或者張拉后在鋼絲束周圍用混凝土包裹。
外部預應力鋼絲束補強加固的施工工藝如下：
A鉆孔，在梁端頂面先鑿出錨固槽，在沿梁肋兩側(cè)方向按設計斜度鉆孔；
B安裝錨固板，錨固板一般用厚度15mm的鋼板制成，在鋼絲束位置上鉆出穿絲孔，用環(huán)氧砂漿將錨固板固定在錨固槽內(nèi)；
C銷或定位箍圈，u型定位箍圈常用Ф12～Ф16鋼筋焊制，頂端設有穿鋼絲束用的套環(huán)，鋼絲柬由一端錨固板穿入經(jīng)過各定位箍圈，再從另一端錨固板穿出并收緊鋼絲束后用軋絲錨頭臨時固定；
D張拉，在鋼絲束一端用張拉千斤頂或絞車張拉鋼絲束，待達到設計值后即進行錨固，在澆筑封頭混凝土；
E防護處理，鋼絲束涂上紅丹和防銹漆，外面再罩以砂漿或混凝土保護層，或者用套管封閉鋼絲束。
2、體外預應力索、管道和灌漿材料
體外預應力混凝土結構所采用的預應力索一般由鋼絞線組成，包括與體內(nèi)預應力混凝土結構完全相同的普通鋼絞線以及鍍鋅鋼絞線或外表涂層和外包PE防護的單根無粘結鋼絞線。體外預應力索的管道主要起防腐作用，它通常有兩種形式：一是全部采用鋼管道，二是鋼管與高密度聚已烯管道相結的方式即除在錨固段及轉(zhuǎn)向彎曲段采用鋼管外在其它直線段均采用HDPE管道。
體外預應力索管道的灌漿材料可分為剛性灌漿材料和非剛性灌漿材料。剛性灌漿材料通常是指水泥非剛性灌漿材料（如油脂和石蠟）。水泥灌漿是最簡單和常用的，它可以適用于與結構有離散粘結的體外預應力結構也適用于與結構完全無粘結的體外預應力結構。
3、體外預應力索的防腐系統(tǒng)
體外預應力索的防腐系統(tǒng)主要指以下幾一方面；
3.1鋼索本身的防腐
對鋼索本身成品的單根無粘結鋼絞線是現(xiàn)在最常用及有效的防腐手段。
3.2管道與灌漿材料
HDPE管道加水泥漿是最經(jīng)濟的，由于鋼索的幾何外形簡潔，鋼索的灌漿條件相對較好，水泥漿能比較可靠地充實全部管道。目前大部分體外預應力混凝土結構均采用這種方法。
在轉(zhuǎn)向塊處采用單層管、鋼索采用普通鋼絞線，用油脂或石蠟在鋼管或PE管內(nèi)灌漿同樣是可靠的防腐手段，這種方法常用在可以更換的體外預應力索的混凝土結構。
在轉(zhuǎn)向塊處采用雙層管道的體外預應力混凝土結構，一般采用無粘結鋼絞線及水泥灌漿，這里的水泥灌漿起隔離作用。這種防腐形式有三道措施：一是無粘結鋼絞線本身；二是外層的HDPE管；三是水泥灌漿材料。
4、體外預應力索的錨固系統(tǒng)
體外預應力索的錨固體系一般可分成可更換和不可更換兩大類。 在可更換的體外預應力錨具中又包括鋼索無法放松和可放松兩種類型。使用前者的鋼索 即可以是普通的鋼絞線也可以是單根無粘結鋼線。
使用普通鋼絞線時在管道中灌注非剛性灌材料（油脂或石蠟）使用無粘結鋼絞線時管道中一般灌注水泥漿。但兩種類型的錨具中均使用防腐料填密而不使用水泥漿以滿足鋼索可更換的要求。
可放松的類型在錨具后需預留一定長度的鋼索以滿足鋼索放松的需要。這種錨具的體外 應力索只能是無粘結鋼索。
