预应力技术在桥梁加固中的应用论述

摘要：随着我国国民经济的增长，桥梁的建设也随之加快。在公路运输中起着重要作用的桥梁造价昂贵，因此，人们在桥梁建设过程中，总是千方百计确保工质量。为保证桥梁发挥其应有的作用，桥梁加固和维修是一个十分突出的亟待解决的课题。本文结合工程实际, 分析预应力技术在桥梁加固中的应用及关键技术, 可供工程人员参考。

关键词：预应力；桥梁加固；应用

中图分类号：U445.7+2文献标识码： A 文章编号：

1 前言

在我国，公路网骨架已基本形成, 但原来公路网中部分桥梁抗震性能不良、承载力不足, 安全性和使用功能受到影响, 需要采用加固措施，以提高承载力，以适应交通需要。旧桥的加固维修是当前和今后面临的主要任务。桥梁各种加固方法中，预应力加固法可以不受结构限制而能进行大股集中布束，提高了预应力效率;在施工过程中不需注浆，简化了工序，减少了工期。由于这些优点，体外预应力加固法被认为是一种施工方便、行之有效的加固处理方法，有着广阔的应用前景与研究。

1 国内外发展概况

在我国，从二十世纪八十年代开始，技术人员已经做了很多的研究工作，并在实际工程中成功使用体外预应力对桥梁进行加固，收到了很好的经济效益和社会效益。在此期间，预应力钢桥梁加固使用普通的I或II级钢筋，建立横向收紧法或竖向顶撑法的预应力方式。由于受到选材和施工工艺的限制，大跨度结构体外预应力加固是很难实现的限制。因此，当时所加固的多为中、小跨径的钢筋混凝土简支梁体系。

预应力加固技术在国外应用较为广泛。格朗梅尔桥于1979年建成，从建成到1986 年，跨中平均挠度达300mm，且随季节温度的变化还在继续变化，但从1991 年起，对该桥实施体外预应力加固，从加固后的实测挠度看，偏转实测挠度趋于平稳，偏转被很好地控制，加固效果明显。1990年，法国的Oleron 高架桥，因承载力不足，采用4 束35×0.6"预应力钢索进行体外预应力加固。瑞典的Massongex 高架桥，建成后8 个月，主跨跨中出现了113mm 的挠度，且挠度随时间线性增加，为了加固桥体于1990年采用8 束VSL12×0.6"的预应力钢索进行体外预应力加固，加固后挠度和裂缝得到了有效控制，效果明显。

近几年，随着预应力技术的快速发展，体外预应力技术用于加固跨径较大的桥梁，经实桥检测表明，加固效果良好。随着体外预应力技术的发展成熟，未来这将导致更大的经济和社会效益。

2 预应力技术在加固施工中的应用

钢筋混凝土受弯构的抗弯承载力不符合要求时，可采用碳纤维布粘贴钢板加固，但建设的加固构件的内力已经存在，如果初始内力承载力钢筋纵筋（碳纤维，钢）应变、压力比较小，钢筋纵筋将不能得到充分的发挥。为了使钢筋纵筋充分发挥，通常在加固施工时，降低结构初始内力，但对于恒载卸载比较困难，如加临时，不仅会影响施工面，有时将导致不能实施，如加强建筑上层的梁，可以从基层就临时加支持层，这样对上部某层梁进行加固时，下部各层也不能使用，建设成本是比较高的。实际上卸载的目的是为了减少在初始应变钢筋混凝土造，可预先施加到构件预应力压缩区的拉伸应力，从而减少部件的拉伸应变和压缩应变，以提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力，使加固钢筋得到充分发挥。

3 预应力技术在碳纤维片材加固钢筋混凝土受弯构件中的应用

碳纤维具有较高的强度，而且施工也比较简单，所以采用粘贴碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用，但由于加固前结构已存在初始内力，混凝土已有初始的压应变和拉应变，当压区混凝土压应变达到混凝土的极限压应变时，构件达到极限承载力，从加固到构件达到极限承载力，混凝土的应变增量决定了碳纤维片材的最终应力。如初始应变较大，构件破坏时碳纤维片材的应力较小，其强度高的特点也就得不到充分发挥，可在粘贴碳纤维片材时，先对碳纤维片材施加预应力，使其有初始拉应力，从而提高构件破坏时碳纤维片材的应力，使其得到充分发挥。

4 预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁加固中的应用

多跨连续梁存在正弯矩和负弯矩区，一般在跨中为正弯矩，支座为负弯矩，当梁的抗弯承载力和抗剪能力不符合要求时，则需要进行加固处理，抗弯能力不能满足跨中正弯矩区，可用于CFRP粘结钢板，以加强施工相对比较容易。支座负弯矩区抗弯能力不能满足时，一般的加固都比较困难，主要是由于所施加的纵向钢筋锚的问题不易解决解决。有时可通过在梁下加大截面提高梁的承载力，这不仅增加了结构的自重，而且还影响建筑物的使用，在某些情况下，可能不会被允许。梁的抗剪承载力不符合要求时，也不宜加固处理，尤其是在整浇楼盖或采用T形截面梁时，根据我们的测试，粘贴的U形钢或碳纤维片材抗剪加固，提高其抗剪切能力是有限的，原因是U 型加固钢筋的锚固存在问题。当两个时刻的成员有轴向力，在一定范围内，随着轴向压力的增加，正截面承载能力和抗剪切性会增加。因此，我们可能会考虑对梁施加预应力，使构件产生轴向压力，该预应力可通过体外预应力实现。

实际工程中梁的下部纵向钢筋一般都伸入到支座内，在支座负弯矩区，上下实际配筋相差不大，于受压构件中的对称配筋类型相似。而跨中截面下部受拉钢筋比上部要多，所以跨中截面和支座截面由于轴力的作用，而不是在同一时间达到最大抗弯能力。当轴力过大时，其正截面承载力还将会降低，因此，所施加的轴向力的大小应支持跨中和横截面可满足最佳的容量要求，或通过施加预压力以满足容量要求，跨中截面只需进行简单加固处理。

在实际项目中梁纵筋的下部延伸到轴承，轴承负弯矩区，向上和向下的的实际加固或大致相同的受压构件对称配筋。横截面下受拉钢筋以上跨度的上部分和支撑部分的轴向力的作用，而不是在同一时间达到最大抗弯能力。当轴向力过大，正截面承载力降低，因此，所施加的轴向力的大小应支持跨中和横截面可满足最佳的容量要求，或通过施加预压力以满足容量要求，跨中截面只需进行简单加固处理。

5 预应力技术在改变结构受力状态中的应用

在结构中增加一些杆件，使结构的内力会发生改变，在框架结构中，如果增加斜腹杆，当构件在受水平荷载作用时，结构的内力与不设斜腹杆相比完全不同，如通过斜腹杆预先施加预拉力，内部力量的结构也将发生变化。

拉杆并施加预拉力后的弯矩图，将框架底层两个中柱抽出后，框架的内力产生了较大变化，梁柱端部的弯矩在量上和方向上也发生了变化，因此抽柱后大部分构件都要进行加固处理。设置斜拉杆并施加预拉力后，框架的弯矩图与抽柱前基本相同，所以在框架结构抽柱改造时，我们可以通过增设斜拉杆并施加预应力的方法，调节结构的内力，达到加固的目的。当然，斜拉杆预拉力大小，对结构的内力会有较大影响，主要是支坐处的弯矩，这就需要选择一个合理的预拉力，使得抽柱前后的内力基本相同。

结语

预应力混凝土加固桥梁的设计不仅要考虑承载能力的提高，更重要的是恢复的整体性和刚性。恢复构件的整体性和刚度，一方面，以确保组件的正常使用阶段的性能和耐用性，并且也部分恢复的构件承载力的完整性和刚度，减少补强材料的用量。总之，预应力结构，重量轻，安装方便，施工周期短，环境污染少和其他优势的技术，我们应该积极推动其发展。

参考文献

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