梁式桥梁加固体外预应力技术应用

钟海彪 饶莉

摘 要：对于梁式桥梁而言，在运行一段周期之后就会受到车辆荷载环境因素的影响，整体性下降不利于车辆的安全行驶。因此为了能够提高梁式桥梁的整体安全以及稳定性，需要采取加固技术提高桥梁结构的安全性。文章联合实际以体外预应力技术为研究背景，在分析体外预应力加固技术应用优势的同时，对该技术在梁式桥梁加固过程中的应用情况进行分析。

关键词：梁式桥梁;体外预应力;技术应用;分析

中图分类号：U445.72 文献标识码：A

0 引言

体外预应力结构在法国最早出现，并成为后张预应力体系的重要分支。 作为一种位于构建主体截面以外的预应力束，能够对构件施加一定的压力。换句话说，是一种典型的主动加固体系。从体外预应力体系的构成情况来看，其中涵盖了预应力束主体、体外预应力锚固系统、转向块节点和转向器构造装置以及减震装置和定位构造等方面的内容。

1 体外预应力加固技术

1.1 体外预应力加固技术的优势

（1）作为一种典型的主动加固法，体外预应力加固相当于在原有的构建基础上实现的一种全新加固方式。通过施加一套恒载或活载产生的相反效应力，使得结构附加重量增加降低。能够从源头上将构建的承载能力提升，从而避免出现严重的桥梁变形，并合理控制裂缝的发展速度。

（2）整体的施工工艺趋于简单， 不需要额外增加内部管道。基于原有结构基础， 能够实现快捷方便的预应力束固定。极易控制加固块件的制作质量， 具有方便的安装张拉效果。由于设备简易，投入人力资源较少。加上较短的施工工期，不易受到外界因素干扰，因此具有良好的经济效益和社会价值。

（3） 随时调换体外索，并具有相对方便的检测维修过程。由于在梁体外面布置预应力，因此给未来的检修工作提供更多的便捷。与此同时，也能够实现有效的桥梁健康检测，关注桥梁的变形程度。

（4）混凝土截面和体外预应力筋的变形存在着不和谐的现象。考虑到预应力束的应力按照其自身的长度方向均匀分布，整体的变化幅度偏小，可以有效控制原结构的裂缝，使得裂缝能够实现充分闭合。

（5）面对数百米长的体外预应力钢束，需要采用连续跨布束进行结构的强化，进而提升结构的稳定性。基于靈活的预应力钢束布置，可以对桥梁进行局部加固。

（6）至于箱梁结构，梁体内部空间会布置体外束，不会给原有的结构造成损伤，甚至不会给桥下净空带来影响。

（7）按照直线或者折线布置体外束，确保束形简洁。结构和体外预应力钢束之间在转向块与锚固区紧密相连，形成了相对较小的摩擦范围。所以整体的预应力损失相对较小，提升了材料的应用效率。由于与原结构并无存在着粘结，不会造成较大的应力变化值，有利于结构整体的受力。

1.2 桥梁体外预应力加固适用性

（1）梁体的正截面整体的抗弯承载力较小，甚至会受到拉区钢筋的锈蚀影响。（2）不足的梁体斜截面抗剪承载力。（3）不足的梁体抗弯曲程度会引发原梁挠度超过规定的要求。（4）偏小的刚度会使梁的受拉区裂缝宽度超过指定水平。

2 工程基本情况

某桥梁工程建于2005年，该桥是一座典型的预应力混凝土T梁大桥，其结构为先简支后连续。其上部是由五片T梁共同组成，梁体的高度为1.5 m，其基本跨径为29.6 m。从主梁的选材来看，选用的是C30混凝土、钢筋的型号为HRB335。预应力筋是Φ15.2。在原有的设计荷载等级中，其等级为一级。

3 体外预应力技术的概念和应用状况

3.1 体外预应力技术

所谓的体外预应力结构，它通过自身应力来实现荷载力的抵消，进而达到平衡荷载的目的，为最终实现荷载有效转移奠定坚实的基础。在整个平衡体系中，会将其中的一部分力施加在结构上，另外一部分则来抵消相关的荷载。具体情况见图1。从图1的情况来看，其主要的加固方式为直线束与折现束这两种。由于布置形式和钢束受力方向的差异，这两种加固方式存在着功能的不同。首先，折现束用于腹板的加固，可以保证腹板的抗剪承载力。与此同时，也会提升底板的抗弯承载力。至于直线束，其主要功能是将底板抗弯承载能力提升。

3.2 设计体外预应力加固方案

结合应力测试效果，我们发现跨中应力整体的跳跃性较大。从侧面表明，原来的设计预应力度存在着明显的不足，所以要对相关的预应力进行补充调整，使其达到最初的设计状态。

4 施工工艺和相关技术

在对T梁进行加固的环节中，体外预应力结构发挥着重要的作用。考虑到预应力度相对较大，假如整体的集中力较大，甚至出现了力矩偏差，这样会使预应力筋线型布局不合理。进而造成受力异常，直接给整体的预应力体系带来不同程度的影响。所以在应用体外预应力结构的过程中，要从施工工艺出发做好控制，并及时分析相关的技术。

（1）施工工艺。作为桥梁设计思想的基础内容和根本保证，简单易行的施工工艺可以推动整体工程的进度。所以要保证体外束的应力线形与转向块的运行状况，进而达到良好的支撑条件。

1）全面检查预应力钢绞线的进场状况，结合设计资料进行编号、下料;2）参考设计图纸内容将锚固块和转向块进行安装，并将其中心在同一竖直平面内进行设置，避免因预应力作用产生水平方向的分力，会给整体的结构安全带来影响;3）等到所有的内容检查无误之后，才能够进行下一阶段的预应力束安装工作。分别按照要求设置固定端和张拉端;4）安装预应力束结束之后，应当及时校准张拉设备，按照相应的顺序逐步推进。

（2）在对T梁加固的环节中，首先会使用施工关键技术。特别是在安装锚固块、张拉体外预应力束、加固体外预应力等方面都有着重要的影响。所以应该按照要求做好技术的分析，并及时进行论证，进而形成体系完备的体外预应力施工检测标准，进而达到良好的加固效果。

1）安装转向装置。借助体外预应力束对T梁进行加固时，为了能夠更好的提升体外索加固的性能，应该选择合适的组成构件，其中，专项设置尤为重要，它会给整体的加固效果带来不同程度的影响。所以在设计专项专治的过程中应当随时关注整体的位置精度，做好服役期间的各项防护工作;2）安装锚固块。从体外预应力束的加固情况来看，锚固块发挥着重要的作用。结合各自的分工差异，可将其分为张拉端与锚固端两类。安装锚固块的过程中，需要在指定的位置上钻孔，依托高强螺栓实现锚固处理。在确保安全服役的同时，也不会给梁体带来不同程度的影响;3）控制预应力张拉过程。体外预应力与传统体外预应力张拉类型相似，都需要借助千斤顶进行张拉处理。考虑到两种的张拉力存在差异，需要将其张拉程度控制在50%左右。在张拉的环节中，锚固块与转向装置控制整体的方向。加上悬空的布局状态，很难削弱振动问题。所以在张拉的环节中将张拉速度进行控制，消除预应力束带来的影响。

5 评价加固效果

从加固效果评价来看，是检验加固方法是否符合实际情况的关键内容。所以，T梁借助体外预应力加固所产生的效果可以通过荷载试验进行适当的评价，具体情况详见下表。

通过表1数据分析可知，通过体外预应力的增加在一定的程度上对主梁结构的客观承载能力提高有重要的作用，不仅能够将抗弯承载力的强度提升了81%，同时在处理的阶段中还可以改善对跨中挠度，实现了大幅度的扰度控制，桥梁结构的稳定性能够在一定的程度上得到一定的施加提高整体性能。

6 结语

对于梁式桥梁而言，在服务年限不断增长的阶段中桥梁结构预应力构件难免会出现饶度过大、裂缝以及预应力效果过度损失等病害问题。所以对预应力结构进行综合加固研究已经成为当前领域人员的关注重点。因此在梁式桥梁加固的阶段中，采取体外预应力技术可以提高桥梁结构的安全性及稳定性。在本文研究中，对桥梁加固前后的荷载实验进行了总结对比分析，实践可知体外预应力加固的效果比较显著，具备一定的适用性可以给此类工程奠定良好基础。

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