体外预应力钢绞线束在T 梁加固施工中的应用分析

张尊伟

（德宏公路局，云南芒市 678400）

0.引言

体外预应力桥梁是指在梁体截面外部布置预应力筋，而混凝土和钢绞线束之间的荷载在端部锚具和转向板间进行传递的结构。体外预应力筋具有较多优点，如减少混凝土构件截面尺寸，降低结构自重，使用空间增加等[1]。且其维护、检测等方便。因此如今在桥梁加固中，体外预应力的运用越来越广泛，促进了我国桥梁技术的进步[2]。在本文中，以抖嘴桥5 桥项目为例，分析总结体外预应力钢绞线束应用于T 梁加固施工中的施工工艺以及效果。

1.项目概况及病害情况

抖嘴桥5 桥是省道S332 芒市至梁河公路上的重要构造物，桥梁建设于2012 年，原桥梁设计汽车荷载等级采用公路—II 级。抖嘴桥5 桥起讫点桩号：K24+484 96 ～K24+591.04，桥长106.08m，中心桩号为K24+538；桥面宽度：0.5m(墙式护栏)+110m (行车道) +0.5m(墙式护栏)。抖嘴桥5 桥轴线为R=568.7131 的平面圆曲线，纵断面纵坡为 2.76%。该桥上部结构: 5m×20m 结构连续T 梁，全桥总共1 联，0、5 号台前设置异型钢单缝式伸缩缝。下部结构：全桥均采用桩基础双柱式墩台。

病害情况：本桥上部承重构件主要病害：梁板共计25 片，其中，有 9 片主梁在 1/3L ～2/3L 跨范围存在多条竖向裂缝，呈梁体左、右侧对称分布，大部分裂缝竖向贯通腹板，并延伸至马蹄，小部分裂缝向下延伸至梁底，形成“U”形或“L”形裂缝，缝宽从0.06mm ～0.28mm不等。T 梁裂缝情况如图1 所示。

2.桥梁加固体外预应力钢绞线束的优、缺点对比

2.1 体外预应力加固优点

（1）主动加固方法，能够有效提高结构承载力；

（2）能够改善原结构的应力分布状况，提高结构的刚度和抗裂性能；

（3）自重增加较小，对墩台和基础受力影响较小；

（4）施工过程中除张拉预应力工序，其他工序可不中断交通；

（5）施工工期较短，交通损失和保通费用较低。

2.2 体外预应力加固缺点

（1）施工工艺要求较高，技术复杂；

（2）增加受压区应力，使得截面受压区应力增大；

（3）造价相对较高，后期养护费用较高。

3.T 梁加固效果计算

图1 典型20mT梁裂缝示意图

通过采用midas-civil 进行结构分析，得出以下结论：20m 连续T 梁边跨边梁抗弯承载力安全系数为1.08 ～1.09，中跨边梁抗弯承载力安全系数为1.08 ～1.14，下缘在最不利荷载短期效应组合下产生了0.1MPa ～0.44MPa的拉应力。若在预应力损失20%后，边跨梁底将在最不利荷载短期效应组合下产生1.1MPa ～2.74MPa 拉应力，中跨边梁底缘产生1.8MPa ～2.3MPa 拉应力，正常使用正截面抗裂不能满足要求。

4.体外预应力加固施工步骤

需要采取流程如下：（1）搭设好满堂支架和施工平台。（2）对梁体裂缝进行灌缝及封闭处理，对混凝土缺陷进行修补。（3）间断性封闭交通。（4）浇筑新增锚固块、安装转向块。（5）待锚固块终凝后，开放交通。（6）横向螺栓安装，体外预应力穿束，设置减振装置。（7）间断性封闭交通，分级对称张拉体外预应力钢束，锚固后进行防护。（8）开放交通[3]。

5.T 梁加固前后荷载试验实测效果分析

通过对T 梁加固前后荷载试验结果进行实测，从而分析采用体外预应力钢绞线束在T 梁加固施工中起到的实际作用和效果。

抖嘴桥5 桥T 梁加固前后荷载试验采用的工况、加载车辆及位置相同，轴重误差不超过0.5%。

5.1 抖嘴桥5 桥T 梁加固前荷载试验结果

（1）梁体实测的应变校验系数介于0.21 ～1.27，部分测点应变校验系数已超出规范规定1.0，则表示桥梁结构强度富余度不足，结构实际工作性能较差。

（2）梁体实测的挠度校验系数介于0.19 ～1.01，部分测点挠度校验系数已超出规范规定1.0，则表示桥梁结构强度富余度不足，结构实际工作性能较差。

（3）各工况卸载后，相对残余应变最大值为20.22%，已超出规范限值20%，残余变形最大值为0.49mm，表明该桥在试验荷载下有较大的不可恢复变形。

（4）试验加载过程中，支座截面及梁底跨中截面附近未见新裂缝。

5.2 抖嘴桥5 桥T 梁加固后荷载试验结果

（1）梁体实测的应变校验系数介于0.18 ～0.72，满足规范规定1.0，则表示桥梁结构强度富余度充足，结构实际工作性良好。

（2）梁体实测的挠度校验系数介于0.14 ～0.67，满足规范规定1.0，则表示桥梁结构强度富余度充足，结构实际工作性良好。

（3）各工况卸载后，相对残余应变最大值为2.5%，满足规范限值20%，残余变形最大值为0.05mm，表明该桥在试验荷载下有较大的恢复变形。

（4）试验加载过程中，支座截面及梁底跨中截面附近未见裂缝。

通过对抖嘴桥5 桥T 梁加固前后荷载试验实测效果看桥梁结构强度及刚度的富余值提高较大且明显，各工况卸载后残余变形量较小即本桥在试验荷载下恢复变形良好。抖嘴桥5 桥T 梁加固前荷载试验已超出《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）中关于桥梁荷载试验的规定限值，在正常使用状态下的不能满足公路－Ⅱ级汽车荷载的承载能力要求。抖嘴桥5 桥T 梁加固后荷载试验在正常使用状态下的承载能力满足公路－Ⅱ级汽车荷载的要求。

6.结语

我国对体外预应力技术的应用日渐成熟，参照本次工程施工情况和验算结果，体外预应力钢绞线束在T 梁加固施工中起到较好的效果，可在一定程度上为相似工程提供参考。