公路橋梁加固施工技術(shù)方法

　　隨著我國交通量的不斷增加，為了適應公路運輸載重量的要求，橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕對橋梁造成的損害日益嚴重，需要大量的資金來維護或改建，以便提高既有橋梁的耐久性、及對缺陷橋梁進行加固改造，延長其使用壽命。下面是小編為大家整理的公路橋梁加固施工技術(shù)方法，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　一、預應力加固技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　公路橋梁結(jié)構(gòu)由于自然老化、自然災害、設計局限、施工缺陷等因素，造成現(xiàn)有橋梁中的相當一部分滿足不了使用上的要求。實踐經(jīng)驗證明，采用合理可靠的橋梁加固措施，對恢復和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長其使用壽命，是非常合理和可行的。由于體外預應力技術(shù)具有結(jié)構(gòu)自重輕，預應力筋替換、維護方便，預應力損失和應力變化幅度小，施工工期短，混凝土質(zhì)量高、耐久性強等優(yōu)點，已被廣泛地應用于混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的加固維修。

　　體外預應力技術(shù)是后張預應力體系的分支，它對置于混凝土截面之外的預應力筋進行張拉，通過體外筋端部錨具和轉(zhuǎn)向塊將預應力傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。利用張拉預應力筋產(chǎn)生的內(nèi)力來抵消控制截面處的部分或全部恒、活載內(nèi)力，實質(zhì)是對結(jié)構(gòu)控制截面進行卸載。相對于被動加固法的增大截面加固法，體外預應力加固梁身自重增加很少，但能大幅改善調(diào)整原有結(jié)構(gòu)的受力情況，提高承載力和抗裂性能，對橋墩及基礎(chǔ)影響也很小，同時對橋梁交通影響不大，可節(jié)約維護成本。體外預應力加固法與梁底增焊鋼筋的加固方法相比，不需清鑿混凝土保護層，且損傷梁體程度小，加固時不影響或少影響交通，能恢復或提高橋梁的荷載等級，經(jīng)濟效果較明顯。但對于梁體外的預應力筋和有關(guān)構(gòu)件應采取切實有效的防護措施，否則在溫度、腐蝕等外界條件作用下，容易造成預應力筋斷裂而使加固工作失敗體外預應力加固梁式橋，實際上亦是改變了梁體原有受力體系的加固方法。

　　二、體外預應力加固技術(shù)的構(gòu)造分析

　　體外預應力是指對布置于承載橋梁結(jié)構(gòu)本體之外的鋼束張拉而產(chǎn)生預應力。設計時僅把鋼束錨固區(qū)域設置在橋梁結(jié)構(gòu)本體內(nèi)，轉(zhuǎn)向塊可設在橋梁結(jié)構(gòu)體內(nèi)或體外。體外預應力體系由管道、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成。體外預應力體系分為有粘結(jié)體外預應力體系和無粘結(jié)體外預應力體系。有粘結(jié)預應力體系是將鋼鉸線穿入孔道內(nèi)張拉后，向孔道管內(nèi)灌入水泥漿。無粘結(jié)預應力體系的體外預應力筋由若干單根無粘結(jié)筋組成，將單根無粘結(jié)筋平行穿入管內(nèi)，張拉之前，先完成灌漿工藝，由水泥漿體將單根無粘結(jié)筋定位，張拉后不灌入水泥漿。根據(jù)受力特點，分為施加預應力階段和活載作用兩個階段進行受力分析。

　　體外預應力結(jié)構(gòu)在施加預應力階段，應先將斜筋和滑塊相連接，并固定斜筋的上端。在張拉水平拉桿時，由于千斤頂?shù)耐屏ψ饔檬沽旱變苫瑝K產(chǎn)生相向滑動，這種相向滑動使得斜筋受拉并伸長，同時在滑塊和墊板之間產(chǎn)生豎向壓力和摩阻力，直到水平筋的拉力達到控制值。斜筋產(chǎn)生的水平分力對梁施加偏心壓力，其豎向分力則對梁體產(chǎn)生負彎矩和負剪力。這些預加力使梁體內(nèi)儲備了一部分抗力，可以部分地抵消外荷載引起的內(nèi)力，從而提高原梁的承載力。

　　體外預應力結(jié)構(gòu)在活載作用階段，活載作用時，梁體產(chǎn)生彎曲變形，水平筋中的拉力增加，并使斜筋中的拉力、墊塊對梁體的正壓力及摩阻力均發(fā)生變化。由于體外預應力結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式不同，特別是滑塊的構(gòu)造不同，直接影響各拉桿內(nèi)力增量間的平衡關(guān)系。

　　三、預應力技術(shù)在加固橋梁中的應用研究

　　1體外預應力技術(shù)特點

　　(1)能在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)檢測、維護和更換;

　　(2)由于預應力筋與混凝土截面分離，既提高了混凝土本身的施工質(zhì)量，又方便了預應力束的施工，并提高其施工質(zhì)量;

　　(3)束形簡單，摩阻損失小。

　　體外預應力技術(shù)具有以上特點，而在橋梁加固中得到廣泛的應用。

　　2體外預應力加固方法的特點

　　(1)能較大幅度提高或恢復橋梁的承載能力和抗裂度，加固效果明顯;

　　(2)施工工藝簡單、干擾交通少、所需設備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟效益明顯;

　　(3)對原結(jié)構(gòu)損傷小，可做到不影響橋下凈空，不增加路面標高;

　　(4)預應力加固需要可靠的防腐措施。

　　3體外預應力加固的力學特點

　　預應力加固方法實際上是使被加固結(jié)構(gòu)成為一個帶柔性拉桿的超靜定結(jié)構(gòu)，與其它預應力結(jié)構(gòu)或其它加固方法不同的是：加固前橋梁所受荷載由恒載和活載組成，預應力筋的張拉控制值是在上部結(jié)構(gòu)的恒載作用下讀取的，即帶載加固。因此在計算預應力筋荷載作用下的應力增量時，應僅考慮活載的作用。另外應注意，對于體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)，任一截面處預應力筋的應變變化值與該處混凝土的應變變化值并不相同，類似于無粘結(jié)預應力筋。

　　4體外預應力加固的適用條件

　　(1)適用于正截面受彎承載力不足或正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕的情況;

　　(2)適用于梁抗彎剛度不足導致梁的撓度超過規(guī)范規(guī)定，或由于剛度太小導致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的情況;

　　(3)適用于梁斜截面受剪承載力不足的情況。

　　5體外預應加固的不利影響

　　(1)預應力加固完成后，由于預應力的作用，原來的受力結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的卸載現(xiàn)象，導致原結(jié)構(gòu)發(fā)生內(nèi)力重分布;

　　(2)由于預應力筋轉(zhuǎn)向塊和錨固點處存在巨大的集中力，這一區(qū)域的受力比較復雜;

　　(3)由于預應力筋一般布置在梁截面外部，易受環(huán)境(如溫度、酸性氣體等)的影響;

　　(4)預應力筋一般不能參與局部裂縫控制。

　　四、預應力施工中的主要問題及措施探討

　　目前國內(nèi)外使用的預應力鋼材主要有預應力鋼筋、冷拉預應力鋼絲、矯直回火預應力鋼絲、低松弛預應力鋇絲、普通預應力鋼絞線和低松馳鋼絞線。作為預應力鋼材最新一代的低松弛鋼絞線由于其高效、經(jīng)濟、施工方便，使建筑構(gòu)件輕薄美觀的優(yōu)點，已大量使用在世界各地最重要的建筑工程上。

　　預應力混凝土橋梁預應力體系的設計通常采用OVM和XYM體系。該體系的頂板縱向鋼束均采用平豎彎曲相結(jié)合的空間曲線，集中錨固在腹板頂部承托上，底板鋼束則盡可能靠近齒板處錨固。這樣布束使預應力具有最大力臂，較大限度地發(fā)揮力學效應，同時由于布束接近腹板，預應力以較短的傳力路線分布在全截面上。頂板束錨固在承托中，不需設置復雜的齒板構(gòu)造，使箱梁尺寸完全由受力需要來控制設計。頂、底板鋼束在平面上按同樣的S線型錨固于設計位置上，可以消除集中錨固點產(chǎn)生的橫向力。

　　在預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計實踐中，通常是根據(jù)經(jīng)驗先假定預應力鋼束的分布圖，而后進行應力分析，檢查結(jié)構(gòu)各部截面的應力狀態(tài)，當不能滿足要求時，則改進鋼束分布，經(jīng)過多次嘗試，得到滿足應力要求的鋼束分布圖。所以說，預應力筋、預應力錨具和預應力體系設計歸根到底取決于預應力效應的分析。

　　后張預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，預應力筋的防腐蝕問題及與結(jié)構(gòu)混凝土的共同工作問題是通過壓力灌漿充滿預應力筋預埋孔道和預應力筋之間的空隙予以解決的，當后張預應力筋處于非水平的傾斜狀態(tài)、多跨度彎曲狀態(tài)時，水泥漿的泌水蒸發(fā)后形成無水泥漿存在的空間，使該處的預應力筋失去保護。而預應力筋在高應力狀態(tài)下對腐蝕損壞相當敏感，造成預應力筋的腐蝕部位斷面缺損，影響預應力混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。因此，灌裝質(zhì)量的好壞直接影響到預應力筋的防腐蝕性能、預應力構(gòu)筑物的安全性能和耐久性能。所以在預應力孔道灌漿施工中，針對質(zhì)量問題：孔道中水泥漿未充滿，有空隙;水泥漿體硬化后收縮與孔道壁分離;水泥漿硬化后強度不滿足規(guī)范要求進行重點解決。

　　公路橋梁加固技術(shù)是21世紀公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學技術(shù)�，F(xiàn)代預應力技術(shù)推動了土木工程的快速發(fā)展，同時也為橋梁加固提載提供了一種主動的、有效的技術(shù)和方法，較大幅度地提高了構(gòu)件的承載能力。因而加速我國舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時地為現(xiàn)代交通運輸服務，而且能為國家?guī)�來巨大的�?jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的發(fā)展前景。

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