谈某桥梁加固中的预应力技术的探讨

【摘 要】随着我国经济的高速发展，道路桥梁的建设越来越重要。本文作者结合多年工作中的经验及对桥梁工程的分析了解，对通道桥的桥梁加固、支座、桥面系、空心板、薄壁、桥台预应力等进行全面分析，发现该通道薄壁桥台病害最为突出，并对预应力桩加固施工技术进行了探讨。

【关键词】桥梁加固；预应力；桥梁基础；质量控制

1 前言

随着城市化进程步伐的不断加快，各地城市建设不断兴起新的浪潮，而桥梁也成为了市政工程中一个必不可少的构筑物。笔者根据多年从事市政桥梁工作中经验所得，在市政桥梁的施工过程中，预应力混凝土构件的应用十分广泛，但预应力混凝土的张拉常因技术不规范出现开裂问题，不仅影响桥梁的使用甚至发生严重的质量事故，也会给社会带来经济损失。 因此，做好市政桥梁开裂加固方案，严格控制其施工质量这一方案显得尤为重要。

2 桥梁概况

笔者自工作以来，曾接触到不同的工程，经过工作研究所得，就某道路桥梁进行分析。某公路的设计标准为双向四车道，其路段上有一人行桥式通道，斜交5°，分左右幅，宽度26 m。上部结构由跨径6 m、厚 300 mm、宽1.03 m 的预制钢筋混凝土空心板组成，下部结构为一字型薄壁桥台，台身厚度 400 mm，基础采用单排钻孔灌注桩，桩径 1 000 mm，桩长 20.00 m。台帽、桥台、桩基础均采用25号混凝土浇筑，已通车运营 13 年，见图 1。

图1 通道桥立面图

此公路地处平原软土地带，地质情况复杂，沿线地段土壤含水层主要为潜水层和承压水层两种。潜水层表部以亚砂土、粉砂土为主水位埋深 1.5～2m，主要受大气降水补给，枯水位受季节性变化控制，年变化幅度 0.6～1.0 m。承压水位埋藏于地层深部，主要为砂砾石，顶板埋深50m左右，水位埋深 1.5～4.5 m。近年来，随着桥梁营运时间的延长，道路交通量增加，使该通道桥薄壁桥台出现了竖向裂缝。

3 公路桥梁病害状况

通过在日常工作中的对此工程的分析了解，对通道桥的支座、桥面系、空心板以及薄壁桥台进行全面的质量检测后，发现该通道薄壁桥台病害最为突出，桥台主要存在以下病害：

（1）台身的混凝土保护层厚度抽样检测结果表明，混凝土保护层厚度较薄且离散性较大，对台身钢筋耐久性有较大影响；

（2）全桥薄壁桥台均发现裂缝，最大裂缝宽度达0.46 mm。左幅西桥台发现6条裂缝，其中有条裂缝贯通台身和台帽，长度0.40～ 1.91m，总长7.30m。台身第 3 条裂缝和台帽第2 条裂缝宽度最大，裂缝宽度分别为0.40mm 和0.42mm，裂缝呈上宽下窄。见图 2。

图2 左幅西侧桥台裂缝示意图

4 桥台开裂原因分析

通过工程实例中的检测结果表明，桥台主要病害为贯穿台身及台帽的竖向裂缝，裂缝宽度达0.46mm，呈上宽下窄。通过计算分析该通道的受力特点，结合构造及病害特征

其主要原因为：

（1）从裂缝的形状上看，混凝土收缩易使薄壁桥台台身出现竖、斜向裂缝。另外，台帽和薄壁桥台台身水平分布钢筋较细（ 为直径 8mm 的 I 级钢筋） ，布置间距大（ 竖向间距为 200 mm） ，再加上桥台长宽比偏大，当薄壁桥台台身上、下端受到约束时，在台身表面就易出现竖、斜向收缩缝。

（2）另外，在工作中笔者也发现，交通量大幅的增加和超重车的数量逐渐上升也是造成桥台开裂的主要原因之一。在车辆活载的反复作用下，竖向荷载增加，导致桥台出现沉降裂缝； 同时台后高填土不断被挤压，土压力对薄壁桥台水平作用效应增加，使桥台出现受弯裂缝。

（3）桩基础的不均匀沉降。当基础出现不均匀沉降时，特别是当边桩发生沉降时，可以近似地将桥一侧台看成悬臂梁，在恒载及活载作用下，由于水平分布钢筋较弱与厚度较薄，使桥台横向抵抗变形的能力不足，即在中桩附近出现上宽下窄的竖向及斜向裂缝。因此，根据上述分析可初步判断造成台身通长裂缝的主因是桩基础的不均匀沉降，次因是台帽和薄壁桥台台身水平分布钢筋较细。

5 开裂加固方案

根据此工程总结的经验得出，由于该病害类型具有明显的桩基不均匀沉降现象，必须加强基础的承载能力。因此，根据本桥构造特点及病害情况，提出了在桥台施加横向预应力的基础上，采取预应力桩静压（ 原设计承载力的一半的方法对该通道桥薄壁桥台进行加固，提高桥台承载能力和整体受力状况。具体处理措施如下：

（1）就现有裂缝进行处理。对宽度介于0.05～0.15m的裂缝进行裂缝灌浆封闭处理，薄壁裂缝区域粘贴热轧扁钢带。

（2）台身加强处理。在台身横向每隔 400 mm 设置一道预应力筋，浇筑厚200mm C40 聚丙烯混凝土待混凝土强度达到90%以上，进行钢绞线张拉、封锚

（3）承台及桩基础处理。在原有承台种植预应力钢筋、浇筑承台，新承台高为 800 mm、宽1 000 mm并预留上窄下宽的压桩孔，待混凝土强度达到 90%以上，进行预应力筋张拉，将新老承台连成一体，利用反力系统，进行压桩、封桩，桩位布置见图3。

图3 桩位布置图

6 预应力施工质量控制

（1）钢绞线和锚具进场的钢绞线和锚具必须具有出厂合格证，并要进行原材料试验以及锚具的静载锚固性能试验。规格不同的锚具和钢绞线应分类堆存，并做好标记。 在施工中，应对锚具和钢绞线的规格进行认真核对。 （2）预应力设备。预应力张拉前应对张拉机具进行标定，并检查压力表与千斤顶是否配套，以确定压力表与千斤顶之间的关系曲线，使用过程中不得互换千斤顶或压力表。 压力表的刻度不应低于 1.5 级。

（3）预应力张拉。张拉前应先检验混凝土构件的强度是否达到设计强度、尺寸和外观是否符合质量标准要求、 查看锚孔和夹片中是否存在杂物或泥浆。所有预应力钢丝束应能在各张拉点之间自由移动，保证钢绞线的松紧程度一致，初始应力不得超过总应力的 5%。 当张拉力达到设计值时，应旋紧主拉杆螺母。千斤顶的拆除应在钢绞线束和锚具不受振动的情况下进行

7 结束语

在21世纪科学技术含量高的今天，公路桥梁施工领域中的一些加固技术不计其数，可见其的发展熟读之快、用途之广。现代预应力技术推动了土木工程的快速发展，同时也为桥梁加固提载提供了一种主动的、有效的技术和方法较大幅度地提高了构件的承载能力。因而加速我国旧桥加固或改造技术的研究，不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务，而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益，具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]陶俊.预应力混凝土桥梁施工质量探讨[J].硅谷，2009（2）.

[2]张元发.浅谈在路桥施工中怎样应用加固技术[J].城市建设理论研究，2011（10）.