公路桥梁施工中体外预应力加固技术探究

（广深珠高速公路有限公司，广东 东莞 523925）

体外预应力加固技术在预应力技术体系中较为突出，多作为一种单独的技术应用于桥梁改造工程和修复工程中。体外预应力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。钢筋因为施工简单且加固效果好，在桥梁工程中应用广泛。

一、体外预应力加固技术分析

（一）加固方法

体外预应力加固法通过钢-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，在桥梁结构内部堆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，沿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，提高梁体承载力，达到加固梁体的作用。

（二）加固机理

我国公路桥梁多采用钢筋混凝土结构，体外预应力加固效果与受力面积及频率、混凝土截面面积等因素密切相关。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会发生改变，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，一方面在加固梁中施加的外力自成平衡体系。另一方面，加固体系对梁体产生反向弯矩和反向剪力，可以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，从而提高原梁承载力。

二、体外预应力加固技术的优势

（一）降低负面交通影响

一般公路桥梁的维护需要半封闭或全封闭施工，根据工程规模，耗时在一周到几个月之间不等，施工周期内不可避免地会影响城市正常交通秩序，容易造成交通事故，引发民众不满。体外加固技术耗时较短，且无需严格禁止双向交通，可以在降低交通影响的情况下快速完成作业，尽快恢复正常秩序，减轻施工对日常出行造成的种种不便。

（二）保障加固效果

以往的公路桥梁加固方式不仅对原结构破坏较大，各种作业方式也较为复杂，且施工时间较长，效果维持时间短。体外预应力加固方法预应力筋布置简单，无需过多施工机械设备和人员，可以结合现场实际需求灵活微调，无需增大断面，增加恒重不多，且施工工序较为简单，方便快捷，并能达到有效加固的目的，将桥梁结构外部的裂缝减到最小，因此工程工期较短、造价大幅降低。

（三）后期维护简单

预应力筋的保养和检查方便。当完成主桥改造工程维修后，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。由于维修和更换工作也较为方便，所以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，更好地为社会民众提供安全高质量的交通运输服务。

三、体外预应力加固技术施工流程

（一）检测分析

做好加固施工前的准备工作，全面检测整个桥体，了解破损的位置、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节约成本。

（二）放样定位

放样定位主要是为了确定最佳锚点位置，完成总体规划，其具体操作方式有两种：一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，标注螺栓孔洞位置。二是依据锚固点定位。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测量锚点与桥头之间距离，再沿纵桥位置测量相应的锚固点与桥梁端实际距离。此外，为了防止对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

锚固点的设置是应用体外预应力加固技术体系的重要一步，需结合施工现状合理设置。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。锚固点的设置与多种因素存在较大关联，需认真做好复检并及时调整。此外，确定锚固点后需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、涂环氧胶溶液等办法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3种预应力张拉法：横向收紧张拉法是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；纵向张拉法是在梁底布置预应力钢筋，在导向块位置弯起，沿梁顶张拉；竖向张拉法是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

压浆是体外预应力加固施工的最后一步，也是非常关键的一步。为了保证技术实施质量，张拉完成后的24h内，必须通过相同施工条件下的模拟试验确定压浆密度和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应用广泛，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，它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，以及减缓桥梁的老化时间。从工程建设角度来说，工期和工程造价都更容易控制，施工易开展，投资综合效益明显。