桥梁加固工程体外预应力的应用

【摘要】本文主要对预应力技术做一个简单介绍，并对体外预应力在桥梁加固工程中的应用进行阐述，从体外预应力桥梁加固的原理、特点及手段等方面入手对其应用进行探讨。旨在为以后的桥梁加固工程做参考。

【关键词】体外预应力，桥梁加固，应用

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

我国这几年的科技不断进步，重型大货车的数量也逐渐增多，对公路桥梁的考验的时刻到了，但是大多数桥梁都出现了老化、破损的情况，已经渐渐不堪重负，不能够满足现代运输的需求。因此，对桥梁的加固技术的要求也就越来越高。探索并研究桥梁的加固新技术对我国公路施工工程和社会经济发展都具有十分重要的意义和深远的影响。

二、预应力技术基础介绍预应力技术通常情况下就是在桥梁建设工程中生产加工预应力混凝土构件，使混凝土结构产生预应力，这样可以将外荷载引起的拉应力减轻或者消除。实际上就是利用混凝土较强的抗压能力弥补在抗拉强度上的弱势和不足之处，这样就可以减缓混凝土受拉区的开裂周期，提高桥梁工程的质量。

在桥梁施工工程中，预应力技术不仅仅应用于桥梁的主体结构上，还被应用在边坡锚固等多个方面，可以节约很多桥梁建设工程中的施工物料。预应力技术的优点有很多：增强抗渗、减轻自重、抗裂抗滑等；还可以降低桥梁的主要预应力，提高桥梁建设结构的刚度；施工中比较方便、设计方面比较安全等。

预应力混凝土施工的过程中，预应力效应分析一般分为如下几个步骤，第一就是假定预应力工程钢筋的分布图纸，接下来对其能承受的应力极限状态进行分析，并且检查应力在各个截面的具体情况和状态；如果无法达到工程施工的要求就要改变钢筋的分布，然后重新设计能够符合工程中应力承受的分布图，所以预应力分析包括预应力钢绞线的选择分析和锚具的选择分析。避免施工造成损失。下面就介绍一下这两点的分析。

1.预应力钢绞线的选择分析在国内外的建筑市场中，有预应力钢筋、冷拉钢丝等钢材料。但是和这些钢材料比较，预应力钢绞线被广泛使用的原因有两点，一是可以节约材料，二是长久看来其经济效益和社会效益比较可观。如今钢材料市场上出现了一种新时代的低松弛钢绞线，性能很好，而且具有方便、经济以及美观等很多优点。这种低松弛的钢绞线已经广泛应用在桥梁施工工程中，而且得到了很高的关注。但是也不要因为受欢迎而盲目选择，也要从其伸长率、松弛度等参数多方面进行考虑。主要需考虑的参数有表面状态、伸长率、松散型、屈服荷载、断裂何在、几何参数、松弛度等。

2.预应力锚具的选择分析预应力混凝土结构中主要使用的锚具有两种，一是机械锚固， 二是摩阻锚固。简单介绍下两种锚具的优缺点以及如何选择预应力锚具。

机械锚固类锚具：采用机械加工方式，在预应力钢材端部形成锚碇方便进行锚固作业。一般在高强度粗钢筋或者集束型钢筋中使用这类锚具，当然其他情况也有使用的。其优点是锚具应力损失小、连接方便，而且当重复进行张拉或者放松以调整预应力作业的时候可以在未灌浆之前进行。

摩阻锚固类的锚具就是使用楔形锚具将预应力的钢材进行挤紧，形成锚旋作用的锚具。优点是变化多段，品种较多，锚力吨位也比较大，所以应用的很广泛。但是这类锚具的缺点就是锚具应力损失比较大，在重复张拉和连接中不太适合使用。三、体外预应力在桥梁加固工程中的应用

桥梁建设工程必须要进行加固施工，所谓加固施工一般是指对构件和结构的加强改善，达到延长桥梁使用时间，降低交通运输行业的压力，适应现代城市发展的需求。桥梁建设工程中，加固施工使用的技术途径包括：加固薄弱的零构件、减轻荷载、增加辅助构件和加固墩台基础等等。当然方法也比较多，如粘贴钢板加固方法、改变结构受力体系、桥面补强层加固、体外预应力加固或者增大截面和配筋加固等。一般对桥梁卸载受力就是为了减少加固时混凝土的初始应力。减少对构件在收到初弯矩作用下的压应变和拉应变，可以对构件进行施加预应力，这样就可以使受拉区产生压应力和拉应力，减小构件初弯作用下的压应变和拉应变，提高构件所能承受的极限承载力，达到钢筋混凝土加固作用效果最大化。

1、体外预应力加固桥梁的原理

体外预应力加固桥梁的原理是通过在桥梁体外搭设拉杆或者是撑杆，和已经固定的桥梁锚固连接在一起，随后对其施加预应力，促使搭设的拉杆或者撑杆承受其压力，进而使其本来结构的内力布局改变，并且减小了本来结构中的应力大小，大幅度提高了结构的总承载力。这样就能够防止结构发生形变、缩小缝隙大小，最好的结果是使其闭合。

在加固桥梁工程中经常用到的就是体外预应力下撑式拉杆加固补强方式。也可以把简支梁看做上承析架梁。原结构的主梁就是析架的上弦；新搭设的水平拉杆作为下弦；新搭设的斜拉杆起到腹杆作用；竖杆是与桥梁结合的垫片，其中单双垫块是双柱式，垫片是单柱式。斜杆的上端锚固方位有两个类型：一个是在梁端的上部；另一个是固定于接近端横梁位置的梁肋上方。滑块和斜杆的下部相连接，拉杆收缩之后会产生向上的力，这个力是移动时所产生的摩擦力与上弦连接。但是拉力却不是直接施加在斜杆上的，而是在水平拉杆张拉力逐渐增大的时候，下部滑块会随着有相符合的位移，因此增加了它的长度。在水平拉杆张拉力到了计划的数值的时候，使得它的两端固定住，整个固定过程完毕。

2、 体外预应力在桥梁加固工程中的特点

体外预应力固定方式与其他固定方式相比较而言，体外预应力加固技术具有更多优势。不用清理混凝土保护层，对桥梁本体的破坏很小，在进行加固的时候对交通的影响基本不会产生影响。可以使桥梁的承载力最大可能增加，使得桥梁的承载等级恢复，带来了非常好的经济效果。但是也需要注意防护梁体外的预应力钢筋与相关部件，这些部件容易受到气温、湿度等外界天气的干扰，会很容易引起预应力钢筋破裂，最终预应力加固失效。

3、常用的体外预应力加固方式

使用体外预应力对桥梁上端构件进行的补强加固的具体操作是：使用粗钢筋组成的预应力拉杆或者预应力钢束搭设在梁的下端受力区域，在张拉力的作用下梁体会生出偏心的预应力，在这偏心作用力的效果下梁体上拱，荷载挠度减小，改善了结构的受力，进而使梁体的承载能力提高。

（一）下撑式预应力拉杆加固方式

在桥梁周围条件允许的情况下，可以采取对其进行下撑式预应力拉杆加固方式进行加固。根据实际情况也可以把粗钢筋固定在从梁端数起的第二道横隔板上。改变支撑点的位置和调整拉杆中的拉力以满足承载力的要求。下撑式预应力拉杆加固方式包括横向收紧拉法、纵向张拉法、竖向顶撑张拉法。

（二）体外预应力钢丝束加固方式

采用体外预应力钢丝束加固梁式上部结构，一般沿梁肋侧面按某种线形设置预应力钢丝束。为保持曲线线形并固定钢束位置,在梁底每隔一定间距(50-100cm)设置一个定位箍圈(有梁底向上兜)，或者在梁肋侧面埋设定位梢。钢丝束的两端头则穿过梁端翼缘板上的斜孔伸至梁顶锚固。为了防止钢丝束的锈蚀,预应力钢丝束应放在保护导管内,或者张拉后在钢丝束周围用混凝土包裹。

结语

体外预应力在加固桥梁中作用非常明显。它不但在应用在旧桥加固工程中，还在新建工程中也有广泛应用。它能够在不改变旧梁结构的情况下大幅度提升梁体的承载能力，提高了桥梁的安全性和使用年限，对我国现在的公路桥梁建设起到了非常积极的作用，具有深远意义。

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