（1.广东汕头海湾大桥有限公司，广东汕头515000；2.汕头高速公路公司，广东汕头515000）
摘要：为了提高桥梁的整体承载能力，全面保障桥梁的结构及使用安全，选择合理、安全、可靠、经济的维修加固措施很有必要。简支空心板梁桥的加固施工，首先必须充分了解旧桥病害的类型及数量，然后充分分析该病害产生的原因，最后针对病害，制定并及时采取维修加固方法和补救措施。
体外横向预应力加固施工技术具有提高桥梁的刚度、提高桥梁的荷载等级、提升桥梁承重结构的抗裂性能以及优化经济效益等优点，其的使用可抵消部分桥梁自重应力，起到卸载的作用，从而达到较大幅度地提高桥梁承载能力的目的。本文浅谈该项施工技术在简支空心板梁维修加固中的应用。
关键词：简支空心板梁；预应力；加固
前言
预制装配式空心板梁桥的构造简单、受力明确、施工方便，是我国应用最为广泛的桥型之一。但由于早期设计理念局限，某些局部设计不合理，以及施工过程质量把控不严及施工条件限制等原因，在越来越多的超限超载车辆的作用下，许多早期的空心板桥梁的铰缝处均出现纵向开裂甚至是混凝土破碎的病害，大大降低了桥梁的整体承载力，致使上部主要承重构件处于非常不利的受力状态，降低了上部结构的耐久性，同时也给行车安全埋下了很多隐患。
铰缝是预制空心板梁横向联系的关键构造，结构上部荷载通过铰缝进行横向传递。铰缝破坏时，将导致空心板梁呈现“单板受力”状态，对桥梁的危害极大。
横向体外预应力加固技术是通过在简支空心板梁桥两侧安装锚固钢板，然后安装、张拉横向体外预应力索建立横向预应力体系，使空心板间可以同时传递行车荷载作用产生的剪力和弯矩，变原来空心板间的铰接结构为刚接结构，改善行车荷载的横向分布能力，从而提高简支空心板梁桥的承载能力。
1工程实例
根据维修加固需求，采用增设体外横向预应力索加固国家高速公路干线G15上某一座简支空心板梁桥。该桥分为左、右两幅桥，本次加固范围为右幅桥第1、3跨及左幅桥第3跨，具体施工内容及要求如下：
1.1体外索布置数量
结合桥梁现状，经结构安全性验算，右幅桥第1、3跨梁底各布置7股体外索，左幅第3跨则布置5股体外索；
1.2体外索材料组成
每股体外索均由一根φ15.24的无粘结钢绞线构成，钢绞线外涂有环氧树脂保护层并外加PE保护套进行有效保护；
1.3体外索锚固块设置要求
锚固块由厚20mm和40mm的钢板焊接而成，并分别锚固在外侧空心板梁的腹板及内侧空心板梁的底板。
2施工工艺
体外横向预应力加固施工是本次桥梁加固的核心技术与控制重点，施工质量的好坏直接关系到该加固方法体系的实际效果与成败，其的施工工序主要包括：搭设施工支架平台、预应力索定位、预应力锚固块安装、预应力筋穿索、预应力张拉及体系防护等。其中，预应力锚固块安装及预应力张拉施工是预应力体系施工的关键环节。下面简述本次加固施工的主要控制节点：
2.1预应力索定位及锚固块放样
在搭设好施工平台后，首先，分别从桥梁两侧量测空心板梁的长度进行复核，并画出空心板梁跨中位置；然后，从跨中位置起，按照计算好的间距依次在边板的腹板位置对称画出体外索的位置；最后，以空心板腹板上已经标出的体外索的位置为中心线，在空心板腹板及底板分别放样出锚固块钢板的位置（图1）。
施工注意：钢锚固块处锚垫板安装时必须与预应力束保持垂直，定位必须准确，锚垫板孔道中心位置与设计值误差不得大于5mm。
2.2空心板边板锚固块安装
由于钢锚固块为体外预应力的主要传力点，是建立横向体外预应力体系的前提，其安装必须牢固、安全可靠。因此，本次体外预应力锚固块均采用钢结构，即通过植入高强螺栓与压注钢板粘结胶相结合的方式进行钢板锚固，主要施工工序为：
第一步：在施工前，先用砂轮打磨机将表层混凝土进行全面打磨，并用毛刷清理干净，确保露出光鲜混凝土基面。
第二步：按照计算的布孔间距，配合钢筋探测仪放样出螺栓孔的位置，当发现螺栓孔处有钢筋时，对螺栓孔进行上下或左右微调，防止钻孔时钻伤原桥梁梁体钢筋。
第三步：进行钻孔。钻孔时采用专业混凝土冲击钻，钻杆应比高强螺栓的直径大约4mm。钻进的过程中，要保证钻杆始终垂直于混凝土表面，以保证钻孔的垂直度及植入螺杆的顺直度。同时，也要严格注意钻孔深度，既要达到设计要求的深度，又要防止钻穿底板或腹板；为尽量减小对空心板梁结构的破坏，同一断面同一批次开钻根数不超过3根，且相邻断面间距钻孔位置彼此错开。
第四步：植入高强螺栓。植入前，应先用钢丝刷和高压气枪将孔内粉尘清理干净，然后向孔内注入2/3孔深的粘结胶，并将螺杆旋入孔内，最后将挤出的胶水抹平、刮净，等待胶体固化。
第五步：待胶体固化之后，即可进行锚固块钢板的安装。安装前，根据调整后的螺栓孔位在锚固钢板上钻螺栓孔及注浆孔，并将每块钢板做好编号，确保钢板能准确安装；安装钢板时，事先在螺栓上套上垫片，确保钢板粘结胶有3～5mm的粘结厚度；钢板安装完毕后，拧紧螺母，即可进行加劲勒的焊接工作，要求焊接采用满焊的方式，焊缝必须平滑、均匀、美观。
第六步：钢板封边。在锚固钢板四周安装排气管，然后用环氧树脂胶泥进行钢板封边。
第七步：压注钢板胶。待封边胶完全固化后，即可压注钢板胶。压注时，压力应控制在0.2-0.4MPa，由钢板的下端向上端压注，待到上端注胶嘴有胶体流出后立即改有上端注浆嘴压注并封堵下端注胶嘴。
第八步：待钢板胶固化后，即可铲去注胶嘴。
2.3预应力钢绞线穿索
穿索前，当发现空心板铰缝处混凝土存在破损病害时，穿体外索前应将破损处用聚合物砂浆进行修补。钢绞线下料时，应根据桥梁的横向宽度，以及锚固端、张拉端的工作长度进行计算确定，留足张拉工作长度。钢绞线的切割采用砂轮切割机切割，按照计算长度下料后，剥除两端锚具及张拉工作长度范围内的PE外套，并将钢绞线上的防腐油脂擦拭干净。
穿索时，先穿锚固端后穿张拉端。将锚固端锚具固定在锚固块上，然后由3名工人托着钢绞线穿过锚具，然后由另1名工人将夹片塞入锚具内将钢绞线夹住，并拧紧保护罩。穿张拉端前，为防止先安装防震装置存在偏差导致体外索偏位，应先将防震装置的橡胶块穿在钢绞线上，待张拉完成后再固定防震装置。
2.4体外预应力张拉
第一步：根据计算及验算的结果，体外横向预应力索锚下张拉应力控制为0.5Rby=930MPa，而体外索采用单端张拉的方式；张拉时采取双控，以张拉力为控制，以钢束伸长量进行校核。
第二步：张拉采用高压油泵、张拉千斤顶。使用前，应对千斤顶和油表进行标定，并在空心板铰缝处修补的聚合物砂浆达到强度后方可开始张拉施工。
第三步：钢绞线张拉施工要平稳、缓慢进行。初始张拉力为0.1P，量测千斤顶的伸出长度。
第四步：按照0.3P、0.5P、0.7P、0.9P、1.0P逐级进行加载，每级加载完毕后，关闭油压阀，稳定10min，观察油压表的读数是否稳定。若读数保持不变，则可记录该级张拉数值、钢绞线的伸长量；若表读数不稳定或发现油泵压力施加不上时，应立即停止张拉，进行检查，待排除异常后方可进行张拉。
第五步：张拉完成后，根据需预留的锚固端长度，用手持砂轮切割机割去多余的钢绞线，然后再拧紧保护罩即可。
第六步：在空心板底相应位置，通过钻孔、植入螺杆固定防震装置。螺栓深度为10cm，螺栓抗剪值不应小于30N。
施工注意：在横向体外预应力束的张拉过程中，为防止意外事故的发生，应对桥梁的线形变化、梁体的裂缝变化、桥梁两端支座位移情况、桥面铺装以及跨中截面的应力变化情况等进行实时监测，并以实时监测的数据为基础，导入桥梁模型进行计算分析，根据结果合理指导施工，全面确保桥梁结构的安全。
2.5体系防护
对于张拉和锚固端的钢绞线，由于其特制的锚具自带了保护罩，能将钢绞线良好的密封保护，所以仅需对锚固块及锚具进行防护处理。钢板进场前，先对钢板非粘贴面进行热镀锌处理，施工过程中再对被破坏的热镀锌层采取涂刷锌加防护涂层进行处理，钢绞线张拉完毕后，再整体涂刷两道防护漆进行防护（图2）。
3施工总结
在体外预应力束的张拉过程中，现场施工实时监测的情况如下：
3.1桥梁的线形未发生较大的变化，局部部位挠度变化在2～3mm之内；
3.2墩台处支座未见明显移动；
3.3空心板梁间的应力传递除局部因铰缝开裂导致部分应力损失外，应力传递总体情况良好；
3.4桥面铺装横向虽然存在较小的拉应力，但未出现桥面铺装被拉裂的情况。
从现场施工实时监测到的数据来看，本次体外预应力加固施工整体达到预想效果，是科学可行的。
4结语
通过在简支空心板梁两侧及底板安装锚固钢板，与锚具及体外索一起形成一套横向预应力加固体系，其结构形式简单、性能可靠，施工操作简便，周期短，各道工序工艺成熟，施工质量和施工安全均能得到有效控制和有力保障。
简支空心板梁体外横向预应力加固体系施工对桥梁营运的影响小，满足了经济效益较优化、社会效益较大化的实际需求。
参考文献：
[1]梁全福，邵景．干体外横向预应力加固简支空心板梁桥技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007
论文作者:林佳漫1,邱乐勋2
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月下
论文发表时间:2016/9/7
标签：预应力论文; 锚固论文; 体外论文; 钢板论文; 横向论文; 桥梁论文; 螺栓论文; 《建筑建材装饰》2015年9月下论文;