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1、 體外預(yù)應(yīng)力在平羅黃河特大橋加固工程的應(yīng)用 摘要：在現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域，體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)因其施工操作簡單，截面尺寸小以及體外索可根據(jù)具體情況隨時補(bǔ)張、靈活更換等優(yōu)勢，在工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。目前，體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)主要應(yīng)用于舊橋加固中，部分新建橋梁中也有小范圍的應(yīng)用。本文結(jié)合工程加固實例介紹體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固鋼筋混凝土箱梁中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：橋梁；體外預(yù)應(yīng)力；加固；混凝土箱梁1前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路橋梁荷載不斷增加。持續(xù)運(yùn)行多年的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，出現(xiàn)了梁體裂縫、跨中下?lián)希拱宓装彘_裂等病害。很大程度上影響了橋梁的正常運(yùn)行，部分橋梁由于被關(guān)注程度不夠，或采取的加固措施不得當(dāng)，導(dǎo)致因橋

2、梁垮塌等不安全事故時有發(fā)生，為國民經(jīng)濟(jì)及人民的生命財產(chǎn)造成很大損失。通過對主橋施加體外預(yù)應(yīng)力等措施，以提高主橋的剛度及承載能力，改善橋梁裂縫，達(dá)到橋梁繼續(xù)運(yùn)行的目的。2工程概況S301線平羅黃河特大橋總跨徑組成為（3530）+（60+590+60）+（530）m，主橋為7跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組成為（60+690+60）m，橫截面為單箱單室箱型，箱梁根部梁高5.0m，高跨比為1/18，跨中梁高比為1/40.9，箱梁高度從0號塊根部到10號塊按二次拋物線變化。主橋底板、頂板、橫隔板出現(xiàn)多條裂縫，引橋裂縫、大面積滲水、砼破損漏筋等病害，為保證大橋安全對平羅黃河特大橋采用體外預(yù)應(yīng)力等措

3、施進(jìn)行加固。3體外預(yù)應(yīng)力施工特點3.1內(nèi)外共同作用，提供良好的應(yīng)力補(bǔ)充。體外預(yù)應(yīng)力與原橋體內(nèi)預(yù)應(yīng)力相比，除主要的受力點與原結(jié)構(gòu)物有接觸外，多數(shù)位置暴露在結(jié)構(gòu)外。以連續(xù)箱梁為例，除在梁體的端部及中部極少部位設(shè)置必要的錨固塊及轉(zhuǎn)向塊外，多數(shù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線暴露在箱室內(nèi)。由于附加于預(yù)應(yīng)力的砼體較少，因此體外預(yù)應(yīng)力在提供相同的應(yīng)力效果時，最大限度的降低了由于增加混凝土結(jié)構(gòu)體而增加的梁體自重。同時由于鋼絞線與砼體接觸較少，很大程度上減少了鋼絞線與管道、砼體之間的摩檫力。體外預(yù)應(yīng)力屬于主動加固措施，與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力共同作用，抵御橋梁動靜荷載，極大的補(bǔ)充了全橋預(yù)應(yīng)力作用效果。3.2大幅度提高梁體強(qiáng)度及剛度。體外預(yù)應(yīng)

4、力較大幅度的提高梁體的抗彎剛度。在正常使用極限狀態(tài)下，可減少梁體由于自重等原因產(chǎn)生的下?lián)希瑴p小甚至閉合梁體橫向、豎向裂縫，增加梁體的整體剛度，提高梁體耐久性及使用壽命。3.3操作簡單，效果明顯。體外預(yù)應(yīng)力施工簡單，在不破環(huán)原結(jié)構(gòu)的前提下對梁體施加預(yù)應(yīng)力作用。鋼絞線無需束編，每根相互獨(dú)立存在，共同作用，施工時便于操作，部分鋼絞線如需更換，可在不封閉交通、不擾動其余鋼絞線的前提下自行更換，效果明顯。4適用范圍體外預(yù)應(yīng)力加固法具有加固、卸荷、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，適用于混凝土構(gòu)件中體內(nèi)鋼絞線應(yīng)力低下，松弛；梁體強(qiáng)度偏低；需要減小、閉合構(gòu)件裂縫；部分需要提高荷載能力的橋梁。5施工工藝流程及操作要點5

5、.1錨固塊、轉(zhuǎn)向塊施工1）放線定位。用紅外線水平儀和鋼尺進(jìn)行準(zhǔn)確的放樣，以報檢合格的軸線為基礎(chǔ)，預(yù)先用墨線在箱室內(nèi)頂板、底板、腹板按設(shè)計圖紙的結(jié)構(gòu)尺寸彈出轉(zhuǎn)向塊和錨固塊的輪廓線，再分別根據(jù)鋼筋間距彈出植筋孔位置，控制植筋和模板2）植筋植筋用膠粘劑分為管裝式和機(jī)械注入式。管裝式主要應(yīng)用頂板、腹板植筋；機(jī)械注入式主要用在底板植筋。在植筋施工前，將項目所用膠粘劑送至相關(guān)有資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行檢測，檢測合格的膠粘劑才能應(yīng)用施工。植筋定位、鉆孔：鉆孔前項目技術(shù)人員用鋼筋探測儀探測錨固塊、轉(zhuǎn)向塊植筋部位與原結(jié)構(gòu)是否有沖突，與原結(jié)構(gòu)有沖突的部分植筋孔應(yīng)該適當(dāng)?shù)恼{(diào)整位置。清潔孔壁、植筋：用硬毛刷和潔凈無油的壓縮

6、空氣反復(fù)清理幾次，至孔壁干凈后注入膠粘劑，膠粘劑的注入量大于等于植筋孔的2/3，將鋼筋單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，直至達(dá)到設(shè)計深度，并保證植入鋼筋與孔壁間的間隙基本均勻。靜置固化：膠粘劑完全固化前，不得觸動或振動已植鋼筋，以免影響其黏結(jié)性能。拉拔實驗：膠粘劑完全固化后，在業(yè)主、監(jiān)理的見證下共同用錨桿拉拔儀對所植鋼筋進(jìn)行拉拔實驗。實驗合格后方可進(jìn)行下道工序。預(yù)埋分絲管式轉(zhuǎn)向器、安裝鋼支撐。嚴(yán)格按照圖紙尺寸在每個轉(zhuǎn)向塊和錨固塊上預(yù)埋分絲管式轉(zhuǎn)向器，分絲管式轉(zhuǎn)向器主要起到改變預(yù)應(yīng)力管道線形的作用，錨固塊和轉(zhuǎn)向塊是鋼材混凝土結(jié)構(gòu)，鋼支撐是連接轉(zhuǎn)向塊上下板，應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙所標(biāo)示位置放置鋼支撐。4）模板安裝施工現(xiàn)場

7、實際尺寸定制鋼模板，模板厚度不小6mm，模板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，以保證混凝土的外觀質(zhì)量。模板安裝前拼裝成整體，拼裝時接縫錯臺要求不超過2mm，接縫間夾雙面海綿條，防止漏漿。拼裝好后嚴(yán)格檢查接縫錯臺，確保拆模后外露面色澤美觀，線條流暢。在立模前涂脫模劑，脫模劑選用方便脫模，且能保證混凝土色澤一致，不污染混凝土本色的材料。一般使用脫模劑為新機(jī)油，杜絕使用廢機(jī)油。澆注前，模板與砼的接觸面必須清理干凈，脫模劑有脫落或不勻的情況時要補(bǔ)刷均勻并不得污染鋼筋。5）C55自密實混凝土澆筑。錨固塊、轉(zhuǎn)向塊鋼筋密集，普通混凝土澆筑無法振搗，容易導(dǎo)致空洞使混凝土不密實，所以設(shè)計采用C55自密實混凝土。C

8、55自密實混凝土對擴(kuò)展度要求很高，施工過程中控制在650mm-750mm。在澆筑過程中無需振搗自行密實。5.2體外預(yù)應(yīng)力施工1）千斤頂?shù)拇_定。體外預(yù)應(yīng)力采用OVM-S4環(huán)氧涂覆無粘結(jié)鋼絞線（19S15.2mm），根據(jù)加固設(shè)計圖紙合理配置千斤頂。2）鋼束理論伸長量的計算鋼束理論伸長量鋼束的理論伸長值L（mm）可按下式計算：L=PPL/APEP式中：PP鋼束的平均張拉力（N）；L鋼束的長度（mm）；AP鋼束的截面面積（mm2）；EP鋼束的彈性模量（N/mm2）。3）環(huán)氧涂覆無粘結(jié)鋼絞線下料、穿束環(huán)氧涂覆無粘結(jié)鋼絞線在運(yùn)輸過程中要防止鋼材之間相互碰撞而變形損壞。倉儲保管時，倉庫應(yīng)干燥、防潮、通風(fēng)良好

9、、無腐蝕性氣體和介質(zhì)；室外保管時，時間不宜超過6個月，不得直接堆放在地面上，必須采取下面墊以枕木并在其上用防雨布覆蓋等有效措施，避免受雨水、露水和各種腐蝕性氣體、介質(zhì)的影響。環(huán)氧涂覆無粘結(jié)鋼絞線下料長度應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙，下料過程中應(yīng)采用切斷機(jī)或砂輪鋸切斷，不得采用電弧切割。體外索進(jìn)場后，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對鋼絞線的強(qiáng)度、彈性模量、截面積、延伸量和硬度進(jìn)行檢測，合格的材料才可以應(yīng)用到工程中。環(huán)氧涂覆無無粘結(jié)鋼絞線長束在穿束的過程中應(yīng)該用電動葫蘆，相應(yīng)的可以節(jié)省人工、提高功效，穿束的過程中應(yīng)該避免堅硬物體對PE護(hù)套的損壞。4）體外預(yù)應(yīng)力張拉混凝土養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到15天，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的95%后，方可

10、張拉預(yù)應(yīng)力束。體外索應(yīng)對稱逐級張拉，每級張拉設(shè)計值的20%，在每張拉完一級時，要仔細(xì)檢查每個錨固塊和轉(zhuǎn)向塊的受力情況，同時通知檢測單位進(jìn)行撓度變化、裂縫變化、拉壓應(yīng)力變化、縱向位移變化、索力變化進(jìn)行檢測，檢測結(jié)束才能進(jìn)行下一級的張拉，如發(fā)現(xiàn)不良情況，應(yīng)立即停止張拉，查明原因采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施后再進(jìn)行張拉。張拉順序為N1N4N7N2N5N8，均為兩端對稱張拉，單根張拉。張拉時以應(yīng)力控制為主，伸長量校核，理論伸長量和實際伸長量應(yīng)控制在6%范圍之內(nèi)。預(yù)應(yīng)力張拉過程中項目技術(shù)管理人員全程跟蹤，每次張拉都有完整的記錄。預(yù)應(yīng)力張拉前應(yīng)分別從兩端進(jìn)行預(yù)緊，確保環(huán)氧涂覆無粘結(jié)鋼絞線在管道內(nèi)平行、順直、滑動自由。

11、體外預(yù)應(yīng)力張拉過程中應(yīng)該封閉橋面交通。5）安裝防松板、保護(hù)罩預(yù)應(yīng)力張拉完成之后，應(yīng)該及時安裝TSK型可調(diào)可換錨具的防松板，防止在荷載的作用下鋼絞線回縮，在外露的鋼絞線上涂膜防腐油脂，安裝保護(hù)罩。5.3橋梁監(jiān)控1）監(jiān)控目的。根據(jù)本橋的加固方案，確定本橋加固施工監(jiān)控包括應(yīng)力監(jiān)控、線形監(jiān)控、索力監(jiān)控、裂縫監(jiān)控，通過識別實橋與設(shè)計的誤差并分析誤差原因，為后續(xù)加固施工及動態(tài)設(shè)計提供依據(jù)。2）監(jiān)控內(nèi)容。對于每一個預(yù)應(yīng)力張拉施工階段，為了改善施工過程中的混凝土主梁的受力，必須進(jìn)行各指標(biāo)計算分析和觀測，對施工過程中各個工況進(jìn)行相對應(yīng)的計算調(diào)整，并用于指導(dǎo)下階段施工：體外預(yù)應(yīng)力索索力監(jiān)控在體外預(yù)應(yīng)力鋼束的單端錨

12、下安裝壓力傳感器，以便在施工及運(yùn)營過程中實時監(jiān)控索力變化。選取1道邊跨長鋼束和1道中跨鋼束布置壓力傳感器，共2個傳感器。主梁撓度變化監(jiān)測在各橋跨的支點、L/8、L/4、3L/8、L/2斷面上各布置三個高程觀測點，分別位于橋面上游側(cè)、橋面中心線和橋面下游側(cè)，監(jiān)測張拉前、張拉過程中、張拉后的主梁撓度變化情況。縱向位移監(jiān)測在跨越伸縮縫處上、下游固定4個長度為100cm的標(biāo)距，測量預(yù)應(yīng)力束張拉前、后標(biāo)距的變化，判斷分析縱向位移的大小。量程選用150mm。裂縫變化監(jiān)測對跨中底板橫向裂縫和腹板部位斜向裂縫進(jìn)行定位，在預(yù)應(yīng)力束張拉前后對裂縫進(jìn)行觀察，并選擇典型的橫向、縱向裂縫進(jìn)行標(biāo)記，在預(yù)應(yīng)力束張拉過程中對

13、裂縫寬度、長度進(jìn)行監(jiān)測。箱梁縱向應(yīng)力的變化在箱梁中跨跨中的頂、底板粘貼振弦應(yīng)變計，觀察體外束張拉前、張拉過程中和張拉后的中跨跨中頂、底板應(yīng)力的變化情況。6質(zhì)量控制6.1工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范（JTG/TJ23-2008）橋加固中要求，預(yù)應(yīng)力材料必須保持清潔，在存放和搬運(yùn)過程中避免機(jī)械損傷和銹蝕，做到上蓋下墊。鋼絞線在下料過程中采用切斷機(jī)或砂輪鋸切割。按設(shè)計要求增設(shè)轉(zhuǎn)向塊、錨固塊，安裝TSK型可調(diào)可換錨具。張拉方法按現(xiàn)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，對稱、均衡張拉至設(shè)計噸位。體外預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行防腐處理。6.2質(zhì)量保證措施1）分絲管式轉(zhuǎn)向器位置的定位準(zhǔn)

14、確。2）預(yù)應(yīng)力鋼束在張拉開始之前應(yīng)分別從兩端采用千斤頂對鋼束進(jìn)行松動張拉，以確保鋼絞線在管道內(nèi)平行、順直、滑動自由。3）混凝土養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到15天，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的95%后，方可張拉預(yù)應(yīng)力束。4）張拉控制應(yīng)力為1116.0MPa，張拉時應(yīng)對稱逐級張拉，每級張拉設(shè)計值的20%，張拉過程中的油表讀數(shù)要準(zhǔn)確，鋼絞線的伸長量要做好記錄。5）張拉順序為N1N4N7N2N5N8，均為兩端同時對稱張拉，單根張拉，每級張拉均為N1N4N7N2N5N8交替進(jìn)行。張拉時以應(yīng)力控制為主，伸長量為輔進(jìn)行校核。6）實測伸長量應(yīng)與計算伸長量差值在6%之內(nèi)。7安全措施7.1加強(qiáng)體外預(yù)應(yīng)力施工的安全管理工作，嚴(yán)格落實

15、項目領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，遵守招標(biāo)文件、合同和政府有關(guān)安全生產(chǎn)的規(guī)章制度。對違反安全規(guī)定冒險蠻干的要勒令停工，嚴(yán)格執(zhí)行安全一票否決制度。7.2做好體外預(yù)應(yīng)力施工的危險源辨識工作，針對危險因素制定詳細(xì)的預(yù)防和控制措施，編制切實可行的應(yīng)急救援預(yù)案，并組織人員對預(yù)案進(jìn)行演練。7.3認(rèn)真落實安全技術(shù)交底制度，做好安全技術(shù)交底工作。交底至一線施工人員，使施工人員了解危險因素，掌握防范措施。8效益分析體外預(yù)應(yīng)力加固施工簡單易行，結(jié)構(gòu)受力合理，加固效果可靠。橋梁加固后，能快速達(dá)到提高承載力的目的。比采用拆除舊橋新建具有更大的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約較多的材料和費(fèi)用。在橋梁加固工程中應(yīng)用較為廣泛，同時在部分新建橋梁施工中也有所應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1矯鵬飛.橋梁抗震加固技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究J.智能城市2016（10）2聶良鵬.陳順超.付振濤等.預(yù)應(yīng)力加固在橋梁施工中的應(yīng)用J建筑技術(shù)開發(fā)2016（08）3程小平.陳炳建.橋梁加固設(shè)計及其施工方案解析J交通節(jié)能與環(huán)保2016（05） -全文完-