公路桥梁工程应急加固中新型预应力技术的实践应用
2015-05-29
在公路使用的过程中，由于多种因素的影响，需要对处于“差”工作状态的桥梁进行应急加固处理，而由于应急加固处理工程本身的特殊性，在选择加固技术时，不仅需要考虑技术本身的使用性能，还需要考虑到技术的便捷性，要求在不中断交通的情况下，选择能够达到加固效果的技术。
一、预应力高强钢丝绳抗弯加固技术
1、技术简介
预应力高强钢丝绳抗弯加固技术是通过在将锚具安装在梁板两端底部，再在锚具上张拉已安装成功的高度低松弛预应力钢丝绳，从而增强结构抗弯性能，达到加固混凝土结构的加固方法，是一种主动抗弯加固方法。该技术通过对材料的合理应用，能够解决增大截面加固、粘钢加固等常用加固方法的工期长、施工繁琐、增加结构自重等技术缺点，实现对混凝土梁的主动式抗弯加固，大幅度提高混凝土梁开裂荷载和最大承载力，同时延性较好，且对原有结构影响小，二次受力构件加固效果明显，同时施工成本更低，在各类桥梁应急加固中有着广阔的应用前景。
2、技术施工工艺
该技术是利锚固于梁底的钢丝绳的拉力传递到待加固混凝土上，从而提高混凝土梁的抗弯承载力，在施工中必须钢丝绳的锚固必须十分可靠，其施工工艺如下：
制作端部锚具→固定端部锚座→预应力钢丝绳下料与挤压锚头制作→开凿板端部槽口→端部槽口灌注端部锚固砂浆→张拉与锚固预应力钢丝绳→浇注端部锚固砂浆和底部防护砂浆
3、施工技术要点
制作端部锚具时需综合考虑钢丝绳数、钢丝绳直径、其承载的拉力荷载及焊需要等，锚具外侧为开口形式，开口宽一般较钢丝绳直径宽0.04mm，深度以有效锚固钢丝绳为宜，锚具的厚度、宽度和长度则分别以焊接需要、受拉力所需强度和梁底宽度确定；固定锚座前，根据设计相关要求对梁底板进行测量放线，确定锚具中心线位置，根据中心线位置进行刻槽后，将刻槽位置打磨成粗糙平面，钻孔并植入全螺纹螺杆。使用黏钢胶涂抹在锚固钢板结合面和混凝土表面，在预定位置黏结钢板并固定，确保结构胶达到设计强度、钢板黏贴牢固后可进行下一工序；根据端部锚具间间距和钢丝绳工作应力计算预估预应力钢丝绳下料长度，使用同一规格钢丝绳在无应力状态下进行现场测量后，确定钢丝绳精确下料长度。按照设计规格制作挤压锚头后，将钢丝绳穿入锚头内孔，进行强力挤压，使其与钢丝绳成为一体，挤压锚头示意如下图1所示：
图1 挤压锚头示意图
按照设计要求，测量放线确定端部锚具在梁板上的中心位置后，沿跨度方向凿出端部槽口，深度与混凝土保护层厚度大致相同；对端部槽口进行凿毛、清理，使用高强度、粘结性能耗的高性能砂浆灌注端部槽口，保持砂浆面与加固构件底部相齐平；将预应力钢丝绳一端穿入端部锚具开口，使用张拉器张拉另一端，从中间向两侧对称张拉，张拉长度满足两端端部锚具间距时，将钢丝绳嵌入锚具开口，锚固挤压锚头；使用高强度、高性能环氧砂浆和具有良好延展性的聚合物砂浆在钢丝绳张拉完毕且可靠固定后，分别涂抹端部锚具和锚具间的钢丝绳位置梁底，覆盖锚具和钢丝绳，完成砂浆涂抹后，使用与梁体颜色相近的涂料涂刷在砂浆表面，以达到美观的效果。
二预应力预应力碳纤维板（CFRP）加固技术
1、技术工艺流程
公路桥梁应急加固中采用预应力CFPR技术时，施工工艺和质量与加固的效果有着直接的关系，合理的施工工艺和可靠的施工质量是保证加固效果的重要基础，该技术施工时工艺流程如下所示：
施工前准备→损坏部位复原→底涂作业→补平作业→下层粘接树脂作业→粘贴碳纤维片→贴片表面处理加工。
2、施工技术要点
施工前做好现场勘察、施工设计等，敲除需修补部位的混凝土水泥表面脆弱部分，凿除混凝土表面剥落、空鼓、腐蚀等出现劣化现象的部位，劣质层较大的部位凿除后使用水泥砂浆进行修复，去除需修补部位的表层污垢，对转角粘贴处进行倒角处理，并打磨成圆弧状，保证需修补部位表明的干燥清洁；将主剂、硬化剂按照一定的比例均匀调和后进行底涂作业，自然风干，1～2d后胶固化后进行下一工序施工；对于不平的部位使用胶进行补平作业，确保混凝土表面平整；使用特定的环氧树脂直接均匀涂抹在混凝土下层表面，按照施工设计要求的尺寸和层数剪裁碳纤维布，由上而下、由左而右地粘贴碳纤维布。
三、体外预应力加固技术
1、技术工艺流程
体外预应力加固的方法有水平拉杆法、下撑式拉杆法和组合式拉杆法，以下撑式拉杆法为例，其工艺如下图2所示：
图2 体外预应力下撑拉杆加固法
施工工序流程为：施工前准备→定位防线→预应力钢筋的制作与安装→端部锚板安装→张拉→预应力钢筋防火防腐处理
2、施工技术要点
施工前对需加固部位进行清洁处理，按照施工设计要求，测量定位放线，确定梁端转向块、拉紧螺栓及钢筋变折点的位置；根据施工设计要求将预应力钢筋调直后弯折成型，安装并锚固固定；对端部模板进行钻孔，并使用高压气流清孔后，使用结构胶灌注，埋入螺栓，安装锚板后拧紧螺母，使用结构胶嵌填锚板和混凝土连接界面；采用分级张拉的方法对预应力钢筋进行张拉，横向张拉前，先向外侧敲紧转折点处的支撑垫板，初步张拉后，再横向施加预应力。纵向张拉时采用量测预应力筋中距的办法控制各跨预应力张力保持一致，应力达到要求后，固定螺栓；张拉完成后，使用涂刷防火防腐涂料的方法对表面进行防火防腐处理，并使用C30强度混凝土进行包裹。
四、结束语
随着科技水平的不断提高，公路桥梁工程应急加固中的预应力技术也得到不断的完善和发展，新型预应力加固技术不仅能够恢复构件的整体性和刚度，保证桥梁的使用性能和耐久性，提高结构承载力，也有利于减少材料使用量，降低加固工程造价。
