体外预应力加固技术

蓝泠 张泽文 陈盼

摘要：本文主要从体外预应力的特点、组成、布置形式几个方面来阐述体外预应力加固技术的基本原理，并结合施工实例来讲解体外预应力加固技术的突出应用。

关键词：体外预应力 加固技术 施工实例

中图分类号：U445.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0029-01

据不完全统计，中国20多万座公路桥中危桥数量达6千多座，美国坍塌桥梁的“结构性缺陷”评级达到50%，德国桥龄在20～30年的预应力混凝土桥梁中50%以上都有中等以上损伤，从而使桥梁加固显得尤为紧迫且重要。尽管目前有增大截面、锚喷混凝土、CFRP等加固方法，但都不及体外预应力加固技术的优点突出，因此体外预应力加固技术成为很多加固设计的首选，其具有非常广阔的应用前景。

1 桥梁体外预应力技术原理

1.1概述

体外预应力结构这一概念最早源于法国，比体内预应力概念提出的还要早，但是发展没有体内预应力快，因此在20世纪发展的比较缓慢，目前体外预应力发展的已经比较成熟了，广泛的运用于旧桥的加固，甚至是运用于新建工程。体外预应力技术已得到业界的广泛认可和支持，因此逐渐发展壮大起来，在很多方面都有体内预应力技术无法替代的优点，尤其在旧桥加固方面，体内预应力技术更是大展拳脚，而在新建工程方面为了避免体内预应力的诸多缺点，如混凝土灌注的困难，因压浆不密而产生的预应力束腐蚀，又难以检测和更换等等而有了一定的应用，并取得了良好的效果。体外预应力体系是后张预应力体系的一个重要分支，是一种应用完全位于构件主体截面以外的预应力束来对构件施加预应力的结构体系。

1.2体外预应力的特点

1.2.1体外预应力的优点

（1）简化预应力筋曲线形式，并提高预应力使用效率。（2）预应力布置灵活。（3）锚固构件外形尺寸小，能有效提高结构的承载能力。（4）与旧结构无粘结，对结构受力非常有利。（5）体外索可调可换以便于运营期间的正常维护。

1.2.2体外预应力的缺点

（1）防腐、保护相对较困难。（2）容易产生应力集中，对锚固施工要求高。（3）不能充分发挥体外索强度高的优点。（4）容易造成预应力损失。

1.3体外预应力的组成

体外预应力由锚具、体外索、锚固块及转向块、减振装置、施工机具等主要部分组成，下面来分别介绍。

1.3.1锚具

体外预应力体系仅靠锚固端传力，所以体外预应力锚固体系的安全性和可靠性比其他一般体内预应力锚固体系高很多。

1.3.2体外索

体外索常采用无粘结钢绞线，由于环氧喷涂带PE的钢绞线具备很好的耐腐蚀性能，且适用性强，因此目前广泛适用在桥梁加固中。

1.3.3锚固块及转向块

体外预应力体系仅靠锚固块和转向块传力，因此锚固块和转向块必须和原结构具备有效连接及传递应力的能力，锚固块和转向块通常采用钢筋混凝土结构或钢结构型式。

1.3.4减振装置

体外预应力体系的减振装置应用于锚固块与转向块或转向块与转向块之间的自由长度较大的体外索位置，主要目的是为了减小体外索在动荷载作用下的振动影响。

1.3.5施工机具

体外索的张拉机具依不同的张来要求，通常可分为单孔千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施工空间狭小或需单孔分丝张拉的体外索，整体千斤顶用于需整体张拉的体外索。

1.4体外预应力的布置形式

体外索主要布置在顶板、腹板、底板几个位置处，体外索的锚固形式分为钢锚固和混凝土锚固两种形式。

2 桥梁体外预应力施工实例

2.1T梁腹板索

在T梁腹板两侧对称布设体外索。在T梁梁端腹板加厚段设置张拉构件，在T梁的中横隔梁钻孔作为体外束的转向装置。T梁腹板索加固详见图1和图2。

特点：T梁腹板索的一个显著特点就是施工较为简单，还有就是安装难度较高，且只能适用于张拉力较小的体外索。

2.2箱梁腹板索

在箱梁腹板新增截面内增加预应力，而新增腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方式将预应力传递给旧桥箱梁。通过实践得知腹板索是最有效的体外索加固方式。体外索可以只在病害严重位置局部进行布设，也可以连续通长布设。施工工艺流程：（1）管道放样。（2）种植钢筋。（3）绑扎钢筋。（4）安装预应力管道。（5）穿布钢绞线。（6）固定、封闭预应力管道。（7）安装模板。（8）浇筑混凝土。（9）安装锚具。（10）张拉预应力。（11）管道压浆。（12）封锚砼。

2.3箱梁底板索

在个别特殊的桥梁结构中，运用了部分相对使用效率不怎么高的底板索。底板索不需要设置转向块，一般在顺桥向病害严重的底板顶面进行布设。施工较其他加固方式简单，质量有一定的保证。但由于受布索位置的空间限制，对结构的加固效果并没有其它结构形式的体外索突出。

2.4箱梁顶板索

箱梁顶板索是一种运用比较广泛的体外索布设形式。体外索布置在箱梁顶板，经转向器（分丝/整体）和预埋钢管穿过转向块，达到转向和传力的目的，通过锚固块锚固，张拉完成后成空间曲线。

3 结语

体外预应力加固技术不仅可以运用于新建工程项目，更广泛的适用于旧桥结构的改造与加固项目。体外预应力结构布置灵活，施工方便，安全可靠，可以有效的提高桥梁结构承载力，尤其可以在结构正常工作情况下实现调索和换索，这一特点是其他加固方式所无法比拟的优点。体外预应力技术在新时期的桥梁建设及加固过程中得到了广泛的应用，取得了良好的社会和经济效益。

参考文献

[1] 徐栋.桥梁体外预应力设计技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 王廷臣.体外预应力加固桥梁的试验研究[J].铁道建筑，2005（6）.

[3] 熊学玉.体外预应力结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.