體外預應力在舊橋加固中的應用研究

郭增 趙會燕 胡慧

摘 要：體外預應力是指對布置于承載結構本體之外的鋼筋束張拉而產生的預應力。本文主要介紹體外預應力加固常用方法及應用前景，說明該項技術在舊橋加固工程中應用價值。

關鍵詞：體外預應力；舊橋加固；應用研究

中圖分類號： U457+.3 文獻標識碼： A 文章編號：

前言

體外預應力的概念和方法最早產生于法國,1979年,E.C.Figg和Jean Muller首次在美國佛羅里達建造了第一座體外預應力混凝土橋Long Key橋。體外預應力是指對布置于承載結構本體之外的鋼束張拉而產生的預應力。體外預應力技術是后張預應力體系的分支,是無粘結預應力結構技術的一種。

在舊橋加固中，可以利用原有的混凝土結構，在橋梁結構的受拉區施加體外預應力，使其產生與原橋的不利彎矩方向相反軸向扭力和彎矩，以抵消部分自重應力減小活載應力，從而提高原有結構承載力。

一、體外預應力加固常用方法

體外預應力加固一般流程圖：制作加工各類鋼鐵件→鋼鐵件防腐處理→施工放樣及鋼筋位置探測放樣→制作環氧膠液及環氧砂漿→錨固點、滑塊、固定支座施工→預應力鋼索安裝及張拉→鋼筋接頭處理及防腐→恢復橋面及交通。

根據施加預應力的方式不同，橋梁體外預應力加固常用的方法有：橫向收緊張拉法、縱向張拉法、豎向張拉法和預彎梁法等。

1、橫向收緊張拉法

梁的兩端間距很小時，一般采用橫向收緊張拉法。此法是在梁的下緣對稱梁中線安裝預應力筋，在距梁端適當距離處彎起并通過支點錨將梁端的錨固在鋼板上。水平段的預應力筋用撐棍分成若干段，兩端的撐棍還起到支點的作用。在每段中點用拉緊螺栓將兩對稱筋收緊，拉桿即產生預應力。

2、縱向張拉法

縱向張拉法是沿預應力筋的軸線施加預應力的方法。預應力筋沿梁底布置，直到梁的兩端構造彎起于錨固梁的腹板或頂板上，再沿梁底或梁頂進行縱向張拉，以減小梁端的剪力。

3、豎向張拉法

當采用縱向張拉法不便施工時，可采豎向張拉法。此法采用在梁肋兩側對稱布置預應力筋，一般在梁端肋側錨固，在預應力筋中部豎直向上張拉，在梁肋底部用小橫梁固定預應力。橫梁的作用在于固定豎向張拉產生的鋼筋預應力。

4、預彎梁法

以上三種方法，主要是解決梁下緣開裂的問題，有時為了防止梁上緣的開裂，可以采用預彎梁法。以下舉例說明此種方法：某簡支鋼板梁橋，由于荷載的增大，不僅需要改善鋼板梁的受力狀態并要提高橋面板的剛度。前者采體外預應力筋加固，后者采增厚橋面板的方法解決，為了抵消體外索張拉后在橋面板內產生的拉應力，緩和新增橋面板混凝土收縮引起的拉應力，在澆筑之前，先搭設支架將梁頂起，待新澆橋面板達到一定強度后再落下支架，讓橋面板在梁的自重下產生一定的扭應力，然后再張拉體外預應力筋，對鋼板梁和橋而施加軸力和彎矩。

二、體外預應力在舊橋加固工程中的應用前景

體外預應力技術在30余年的發展和應用中已日臻成熟,體外預應力加固方法在矩形和T形梁中應用的機理和措施也逐漸完備。盡管體外預應力結構的鋼束用量比體內預應力的要多,但由于它大幅度地減少了占恒載較大比重的箱梁腹板尺寸,減少了混凝土的用量,節省了下部結構的工程量。更重要的是,采用體外預應力加固橋梁的施工方法、施工速度、管理費用以及后期維護、更換費用都很經濟。施工場地清潔,城市污染較小,對現有交通影響較小。我國地域廣闊,地形復雜,是世界上建筑橋梁較早的國家，擁有橋梁的數量也很多，這就使得橋梁加固顯得緊迫而重要。盡管有錨噴砼、增大截面、粘鋼、CFRP等加固方法 ,但由于體外預應力加固技術的眾多優點而成為很多加固設計的首選,加之該技術的應用密切結合著新材料、新工藝的發展方向,其運用正方興未艾,具有非常廣闊的應用前景。

三、結論

從現有資料看,我國75%以上的橋梁都處于超負荷工作狀態，需要及時進行大修加固或者重建。采用體外預應力加固技術，可以避免橋梁的重建，大大降低工程成本，而且技術成熟、可靠，具有極高的推廣價值。

參考文獻：

[1]黃僑.橋梁體外預應力筋極限應力計算方法.中國公路學報,2010年06期

[2]李國平.體外預應力混凝土連續梁彎曲性能試驗研究.土木工程學報,2007年02期