道路桥梁工程预应力体外索施工技术分析

道路桥梁工程预应力体外索施工技术分析

巨永红

山西省公路局晋中分局山西晋中030600

摘要：随着交通事业的发展和进步，道路桥梁施工数量和规模必然迎来一个高峰期。道路桥梁工程中预应力体外索施工技术已成为保障公路桥梁施工安全的重要技术手段之一，体外预应力技术具有能提高结构承载能力和耐久性、预应力筋能更换、维护管理方便、能降低钢疲劳应力幅度等优点，是加固现役钢筋混凝土桥梁最有效的方法之一，同时也为建设桥梁提供了新的设计思路，并在我国国内的多项路桥工程中得到成功应用。

关键词：道路桥梁；预应力体外索；施工技术

1、工程背景

某公路东北段江山天桥预应力采用体内体外相结合体系，增强了连续状态下桥梁抵抗二期恒载和活载。其纵向体外预应力钢束采用TSK15-19环氧涂层钢绞线成品索，需要符合国家标准《环氧涂层七丝预应力钢绞线》的规定，外包HDPE护套，张拉控制应力1116Mpa，弹性模量索体Ep=1.95*105Mpa。锚具采用可调换式体外束专用夹片式锚具。体外束在全桥现浇养生后张拉，待二期恒载施工后再次调整张拉，以使梁的受力达到最佳状态。

2、体外预应力优点及发展空间

2.1避免体内预应力筋因管道压浆不饱满造成钢绞线腐蚀、损伤，而造成的质量隐患。不用在混凝土的内部设置预应力的管道，可以减薄腹板厚度，导致结构自重减轻。

2.2采用体外预应力体系，增强了连续状态下桥梁抵抗二期恒载和活载性能。

2.3体内预应力钢束在现有技术下无法进行检测和调换，而体外预应力独具的配束自由及后期钢绞线检测与更换优势，使体外索二次更换成为现实，消除了桥梁质量隐患，增加了使用寿命。

2.4体内预应力是与混凝土材料相伴的，体外预应力索布置在混凝土箱梁外部体外索，只在锚固区和转向块处与梁体混凝土接触，预应力筋的摩擦损失小。

3、道路桥梁工程预应力体外索施工中的主要技术要点

原桥施工情况与原桥的设计情况有差别，如箱梁翼缘的厚度，墩顶横隔梁的尺寸，在设计中要充分考虑墩顶导向槽的位置与墩顶横隔梁之间的关系，在该桥加固中，由于墩顶横隔梁的宽度大于原设计很多，结果墩顶导向槽无法施工，从而改变加固设计。

由于环氧涂层钢绞线暴露在箱梁中，钢绞线的防窝尤为重要，所以在下料及穿束过程中，严禁在混凝土地面上拖拽钢绞线，穿束用的架立筋要用棉丝包裹，不能破损PE保护层，如有不慎，个别破损处，采用与PE保护层同性质的胶带缠绕。

墩顶导向槽与转向装置的加工应在加工厂进行，严禁在现场加工，现场安装中，要严格按图纸进行，在运输及焊接过程中，应采取措施防止焊接变形，穿束前应拉线确定安装是否合适。

预紧过程中，必须在箱梁中安排人员，在钢绞线绷紧时，进行必要的调整；高应力张拉时，观察在各墩顶导向槽和转向横肋处钢绞线是否有挤破的现象，如有该现象，应进行防护处理。

压浆密实程度将直接影响粘结效果，所以在压浆中应严格控制水灰比，并保持压力均匀。

4、预应力体外索的更换技术

预应力体外索的更换可通过以下步骤完成：

（1）为了保证结构在更换索时的安全，通常在进行修复操作以前，在梁或板处设置支撑柱或者采取其他可靠的临时转换措施卸除结构承受的部分荷载。

（2）去除体外预应力筋的保护层。如果体外预应力筋有混凝土保护层覆盖，则先用射水将体外预应力筋的混凝土保护层除去。

（3）放松预应力筋。如果锚具为可放松锚具，则可以通过调整锚具来放松预应力筋；如果锚具是不可放松类型，可以通过对钢绞线进行加热使其延伸从而释放出存储能量；单根钢丝可用钢丝切割机每次一根逐次截断；通过缩短两端锚具问的距离来放松预应力筋，如凿除梁端一小段混凝土，使两锚具间距离缩短，从而使预应力筋应力得以释放。

(4)安装新的预应力体外索并张拉。对于体外无粘结预应力结构，可进行单索或整索更换。体外预应力筋的更换应每次一根逐一进行，即撤走一根力筋，而在移走第二根之前就安装并张拉新的一根。如果预应力体外索在套管里且套管无需更换，则放松一根既有的预应力筋，并接上一根新的预应力筋，随着旧的一根抽出，新的一根预应力筋就被全部拉入就位，然后张拉预应力筋至设计预应力值。如果外套管需更换，则拆除外套管及旧体外预应筋，然后安装新的预应力体外索并张拉。对于无套管体外预应力筋，其更换即是拆除旧预应力体外索、安装新的预应力体外索并张拉。

5、预应力体外索的防护技术

作为体外预应力结构主要的受力构件，需要对预应力系统的预应力体外索、转向装置、锚具进行防护，此处主要介绍国外通常采用的防护措施：

（1）涂镀层

在无套管裸露的索束表面涂上环氧树脂或镀锌。其中，镀锌技术是一种牺牲阳极保护阴极的方法，于腐蚀介质中，Zn失去电子成为阳离子发生腐蚀，保护了阴极的钢索。镀锌方法成本低，结构简单，因而更换索束以及调整内力时都比较简单。但是却降低了预应力体外索材料的强度，产生的氢气易引起氢脆现象。并且镀层因没有保护而易被刮落，同时也会污染到环境，因此，镀锌技术的引用很受限制。涂环氧树脂技术就是在预应力钢丝、钢绞线表层、里层进行喷涂环氧层，不但不会影响预应力钢丝、钢绞线本身的强度，还防止了阴阳两极的发生反应，并且索的调整和更换都很方便，可以在干燥、无无腐蚀气体的环境中应用，比镀锌技术应用范围更广，防护能量更强。

（2）套管内加填充材料

向套管内部压注灌浆材料，常用的有水泥浆或石蜡、黄油等软材料。使用这种方法必须先确认灌浆严实与否。由于套管常用钢管或者高密度聚乙烯管，给预应力筋的检查造成了难度。但是近年日本研发的采用乙烯类共聚物制成的材料制造的透明套管，方便了检查工作。若检查结果显示不严实在在空洞附近穿孔补充灌浆即可。

（3）后粘结技术、

涂环氧树脂技术防腐能力强，但是不能用在恶劣的环境中。后粘结技术则采用内注环氧树脂护管，防护能力更好。不过需要预先设定其硬化时间，确保预应力张拉在环氧树脂硬化前完成。

（4）采用单股不粘结钢绞线/钢丝束防护

将其直接用作预应力体外索，先压入PE套管内，再注入油脂形成整体。它自身的防护系统加不加套管都可使用，并且耐腐蚀性强。若加套管，充人灌浆则能形成多重防护。

6、预应力体外索处理防护手段

道桥施工中科学，合理的使用预应力体外索技术，不但能够提高桥梁的稳定性，以及使用寿命，同时也为人们的出行提供了更多的保障，创造了良好的社会效益。但是这样技术需要一定的防护手段作为支持，有效的进行预应力体外索防护处理，对保持其预应力效果是非常重要的。通常在用的防护方法为涂镀层、填充材料以及粘膜结处理等，其中以涂抹环氧树脂最为实用，并且不会产生其它不良反应，同时还可预防两极反应出现，同时调节更换索更为便利。可位于干燥以及不腐蚀的条件下科学应用。另外可将水泥浆以及黄油材料注入套管，并配合应用透明管路，为检查操作提供便利。

7、结语

在我国交通运输事业不断发展和繁荣的形势下，道路桥梁施工的规模也在不断扩大，并且数量也随之增多，为了保障道路桥梁的整体质量，确保人们的行车安全，科学，合理的使用道桥施工技术是非常必要的。预应力体外索施工技术是目前我国路桥施工过程中比较常见的一种技术，并且也取得了相对理想的效果，这项技术的综合性较强，对于施工人员的施工技能要求较高，因此，需要对其进行全面地分析了解，掌握之后方能够数量操作。

参考文献：

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