公路桥梁施工中体外预应力加固技术

吴志昌

（广深珠高速公路有限公司，广东 东莞 523925）

我国的公路桥梁结构相关规范里有多种加固技术方法及其适用范围的介绍，不少技术都面临淘汰和升级，而体外预应力加固技术在预应力技术体系中较为突出，现在多作为一种单独的技术用于桥梁改造和修复工程，通过转向块和体外端部锚作用于桥梁和建筑结构及结构加固补强之中，体外预应力钢筋施工简单，加固效果好，在桥梁工程中应用广泛，可以大大增加桥梁的承载力，还可以预防病害问题的出现和扩大，对交通的影响也较小。

一、体外预应力加固技术

（一）加固方法

体外预应力加固法是通过钢-预应力组合结构，在桥梁架构本体外施加预应力，其原理与悬索结构相似，桥梁结构内部对钢束锚固区域设置高强钢绞线作为“悬索”，在结构本体之外设置转向块，顺着梁体长度方向，等间距设置撑杆。在加固过程中，通过预应力筋对梁体提供预应力，通过撑杆将预应力转换成反向荷载作用于加固梁，由此提高梁体承载力，达到加固梁体的作用。

（二）加固机理

我国的公路桥梁大多是钢筋混凝土结构，采用体外预应力加固的时候，其效果与受力面积及频率、混凝土截面面积等因素有着密切的关系，通过体外预应力钢筋对梁体施加预压力，加固后应力筋的参数及承载能力等会发生改变，因此可据此调控体外预应力，合理提升公路桥梁结构承载性。该过程利用了等效荷载的概念：第一，在加固梁中施加的外力自成平衡体系；第二，加固体系对梁体产生反向弯矩和反向剪力，抵消原梁承受的弯矩荷载。此外，被加固梁由受弯构件转为偏心受压构件，在发生偏移的条件下通过二次效应力改变桥梁结构的受力面积及荷载等，从而提高了原梁的承载力。

二、公路桥梁施工中体外预应力加固技术优势

（一）交通影响较小

一般公路桥梁的维护需要半封闭或全封闭施工，根据维护工程规模，时间会持续一周或几个月不等，对城市的正常交通产生影响，容易造成交通事故。而体外加固技术耗时较短，且基本上没有必要严格禁止双向交通，可以在对交通影响很小的情况下快速完成作业，尽快恢复正常交通秩序，减轻对出行造成的不便。

（二）加固效果佳

体外预应力加固方法预应力筋布置简单，无需过多的施工机械设备和施工人员，可以结合现场实际需求灵活微调，无需增大断面，且增加恒重不多，施工工序较为简单，方便快捷，又能达到有效加固的目的，将桥梁结构外部的小裂缝减到最小，工程工期较短，造价较低。

（三）后期维护简单

预应力筋的保养和检查方便。当主桥改造工程完成维修后，在早期和后期的维护检查阶段，可以有效监测预应力混凝土钢筋是否腐蚀或断裂，及时发现公路桥梁上存在的各种问题。由于维修和更换较为方便，能够及时有效地修复，确保主桥的总体结构性能满足工程建设的需求，进一步提高公路桥梁的安全性和稳定性，促使其更好地为出行者提供安全高质量的交通运输服务。

三、公路桥梁施工中体外预应力加固技术开展流程

（一）检测分析

首先要做好加固施工前的准备工作，全面检测整个桥体，了解破损位置、原因和程度，分析桥梁耐久性和承载力所产生的影响。根据前期勘查结果科学地计算和评估，并结合公路桥梁工程的建设情况拟定调查报告，力学性能试验和计算书。以此作为体外预应力加固施工方案的制定依据，做好施工进度计划和组织设计，以预期的加固效果为目标规范施工，保障施工效果，并尽量做到节约成本。

（二）放样定位

放样定位主要是为了确定最佳的锚点位置，完成锚点的总体规划，具体操作有两种方式：第一种是依据锚固支座的位置及滑块垫板确定，经过测量，标记出锚固中心到垫块中心、跨中位置的距离，并在梁底绘出垫块标记，将螺栓孔洞的位置标出；第二种是依据锚固点定位，当斜筋上的锚固点处在梁顶、梁端面时，可以将电动单梁起重机壁用作纵轴的伸出点，保持梁表面和混凝土梁的垂直状态，采用专用的测量工具先测量锚点与桥头之间的距离，再沿纵桥位置测量相应的锚固点与桥梁端实际距离。此外，为了防止公路桥梁主桥钢管结构造成损坏，当梁顶板、腹板等存在受力筋时，需要调整锚点的最佳位置。

（三）设置锚固点

锚固点需要结合施工现状合理设置，例如当锚固点位于梁顶或桥顶时，必须仔细设计公路桥梁斜筋穿出的位置，并据此设计桥面板或梁顶面上的水平孔。锚固点的设置与很多因素都有关系，需要认真做好复检，及时调整。此外,确定锚固点后，要凿开锚板处的混凝土板，利用凿岩机，将钻头中心与锚定点对齐，完成钻孔操作，并清理碎屑，通过混凝土砂浆、涂环氧胶溶液等，使锚定板的外表面与梁顶部的外表面平行，利用水泥混凝土保护层来保护锚定点。

（四）安装与张拉预应力筋

安装前要详细检查主要工程锚固部分的状态，在确保锚点固定牢靠、螺栓拧紧、水平滑块固定、水平钢筋位置正确后，结合公路桥梁工程施工的实际情况选择合适的张拉法按照规范要求安装，控制预应力钢筋的曲线形状，确保预应力值、伸长率等满足设计及规范要求。

目前有以下几种预应力张拉法：一是横向收紧张拉法。将预应力钢筋安装在梁体下边缘，在梁端弯起，在预应力钢筋水平段的中点收紧对称钢筋，由此产生预应力。二是纵向张拉法。在梁底布置预应力钢筋，在导向块的位置弯起，顺着梁顶张拉。三是竖向张拉法。将预应力钢筋对称布置在梁肋两侧，在预应力筋中部竖直向上张拉。

（五）压浆施工

作为体外预应力加固施工的最后一步，也是其中非常关键的一步，为了保证技术实施质量，张拉完成后的24小时内必须通过相同施工条件下的模拟试验，确定压浆密度、压浆设备工作时的相关参数，确保其符合实际施工要求。同时，为了更好地控制压浆施工质量，一般采用手动压浆机，控制好压浆时间和稳定性，从而达到合格的压浆密实度质检指标，满足加固压浆施工的质量要求。

四、结语

体外预应力加固技术在桥梁加固中具有良好的加固效果，作为一种应用优势较为突出的桥梁加固改造技术，可以快速恢复公路桥梁使用状态，强化桥梁的承载能力，提升桥梁工程的质量，减缓桥梁的老化时间，并且从工程建设角度来说，工期和工程造价都更容易控制，施工更容易开展，投资综合效益更明显。