桥梁预应力加固新技术的设计分析

袁家幸

（浙江省交通规划设计研究院有限公司，杭州310000）

1 引言

近年来，我国经济社会发展迅速，人们的生活水平日渐提升，对于交通体系的要求也越来越高，而我国现有交通环境下相较于20 世纪出现较大变化，桥梁作为道路交通的重要组成，使用过程中会受到多重因素影响，造成承载力下降，影响桥梁使用性能，甚至无法满足使用要求，出现桥梁沉降、裂缝、钢筋腐蚀等现象，严重影响桥梁感官体验，破坏路网整体性能。为解决此类问题，需要采取有效措施对桥梁进行加固，预应力加固技术作为桥梁加固技术之一，其应用对于桥梁损伤程度较低，能够预防裂缝问题的产生及扩大，在桥梁加固施工中应用较为广泛。

2 桥梁预应力加固技术概述

2.1 桥梁预应力加固技术的基本原理

混凝土是桥梁工程建设不可或缺的材料，而混凝土结构抗拉性较差，会影响桥梁整体承载能力，针对这一现象，可以使用预应力技术进行加固，提升桥梁工程的稳定性、安全性，确保桥梁整体使用寿命。预应力加固技术属于后张预应力体系的重要分支，其套管布置简便，便于调整，将后张法的操作流程做了简化，能够有效缩短现场施工时间。而且，预应力筋布置不影响混凝土浇筑施工，所设置的预应力筋摩擦损失较少且更换便利。在预应力结构当中可以分为体内、体外2 种情况，体外钢索应力受结构整体变形影响，体内钢索位于混凝土结构内部，与其完全黏接，能够与结构形变进行有效协调。一般情况下，体内预应力筋不作为单独构件进行研究，体外预应力筋位于混凝土外部，属于相对独立的构件类型。在进行桥梁预应力加固技术设计应用时，需要综合考虑预应力筋与结构之间的关系，避免两者形成共振，这主要是由于两者一旦发生共振，容易出现锚具疲劳、转向构件疲劳等方面的问题，严重影响桥梁整体安全性。因此，设计过程中必须采取有效措施消除共振，提升预应力结构抗震性能【1】。

2.2 预应力加固技术的优势

2.2.1 技术简单、成效显著

桥梁传统加固技术工序较为复杂，所需的设计和施工周期较长，且存在大量因素影响加固效果。预应力加固施工技术相较于传统加固技术类型，不需要大量设备、人员、工器具就能开展施工，而且现场施工工序较为简单，能够根据桥梁现场实际情况进行灵活调整，整体的加固设计、施工成本较低，而且能够获得良好的加固效果。预应力加固技术所使用的材料不存在大量附件，能够有效降低桥梁加固后的重量。

2.2.2 对交通环境影响小

以往桥梁加固处理期间，多会对施工路段进行封闭，因桥梁损坏情况不同，相应的加固施工工期也有所不同，甚至较长时间才能完成加固的情况，而在施工期间会对周围交通环境产生较大影响，给人们的出行带来不便。而预应力加固技术能够有效改善这一问题，现场加固过程中可以根据实际情况进行交通管制，必要情况下才会进行封闭施工，且施工速度快、效率高，相较于传统封闭性的加固施工技术而言，预应力加固技术对交通环境的影响相对较小，只需短暂的封闭或限制即可完成现场主要工作项目【2】。

3 桥梁预应力加固新技术的设计分析

3.1 技术整体设计

桥梁工程设计期间，预应力加固技术是结构设计体系的重要组成部分，其中，包含了加固设计、受弯构件、钢筋混凝土3个方面的内容。在桥梁加固设计过程中应用预应力加固技术，能够系统、全面地处理桥梁缺陷，其中，包括桥梁构件、桥梁拉压区等方面的防护【3】。随着桥梁工程建设规模的不断扩大，所能获取的桥梁工程预应力加固技术经验、信息不断增多。各类新型材料的应用更为预应力加固技术的设计、应用提供了便利的条件。在桥梁设计期间需要考虑自身承载能力及构件加固、结构性能的提升，通过制定新型预应力评估方法，确保设计过程中能够对安全性进行深入、客观、全面的系统性分析，消除桥梁加固过程中可能出现的各类风险因素，延长桥梁实际使用寿命。

3.2 预应力加固设计

借助预应力加固技术设计，提升桥梁整体性能及承载能力，延长桥梁整体使用寿命，更好地满足当前经济社会的发展需求【4】。预应力加固设计的方法需要根据桥梁建设标准及工程结构特性进行选择，如桥面补强加固、粘贴钢板加固、体外预应力加固等多种方式应用较为普遍。针对桥梁构件施加预应力能够降低混凝土结构设计初始应变量，是桥梁加固设计的重要方式之一，其核心在于缓解构件初弯矩作用，及其相互关联的拉应变、压应变等系统，通过完善的设计，建立完善的构件极限承载力应变能力，对桥梁结构进行加固控制，有助于降低桥梁工程建设期间存在的承载力风险。通过采取有效措施对工程节点的设计质量、安全风险进行管控，对预应力技术加固设计进行有效应用，能够大大提升桥梁整体结构安全性和稳定性，为交通体系建设奠定良好的基础。

3.3 预应力混凝土多跨连续梁的加固设计

预应力混凝土多跨连续梁在结构支座处经常存在负弯矩，而跨中处一般存在正弯矩。采用预应力加固设计，需要考虑不同混凝土路段的设计载荷，并根据各类混凝土的整体使用年限、结构几何特性，以及后续物理临界值等参数的具体变化，考虑建设过程中各类状况的变化进行管控。同时，针对综合性的联动影响系统，对不同桥梁段位结构中的内力、位移等因素进行核查，掌握桥梁预应力加固设计过程中出现的变化及偏移量。将预应力加固设计工作应用到预应力混凝土多跨连续梁的处理当中，可以针对性地处理连续梁的正弯矩区、负弯矩区加固问题。此类加固处理设计方法的应用在桥梁工程建设期间的可行性较高，能够获得良好的收益，并合理控制相应的费用。借助预应力加固设计方法改变桥梁安全、性能方面的风险问题，努力消除各类风险因素，保护桥梁工程项目免受设计风险侵害。桥梁所存在的正负弯矩区域以及抗弯和抗剪承载力疲软区域，特别是其中工程主体结构的抗压物理性能必须借助预应力加固技术的高强度碳纤维对其进行加固处理，以此提高工程结构的承载力。

4 结语

桥梁工程建设运营期间可能出现结构病害问题，若不能及时处理，会造成各类安全隐患的出现。随着社会的快速发展，对于桥梁工程建设的要求越来越高，预应力技术作为桥梁加固的重要技术之一，必须确保其设计施工严格按照标准规范，才能获得良好的加固效果，提升桥梁承载能力、延长桥梁使用寿命的同时，满足当前经济、社会发展对桥梁工程的整体需求，促进桥梁工程持续和健康发展。