1.体外预应力加固法的原理及特点
体外预应力加固法是对于钢筋混凝土桥、预应力混凝土梁桥或板桥，采用对受拉区施以体外预应力进行加固，通过减少结构变形，缩小裂缝宽度，可消除部分自重应力，起到卸载的作用，从而较大幅度地提高梁的承载能力。体外预应力是将预应力索置于梁的主体结构之外,通过梁中部的转向装置及两端的锚固与梁体相连，构成一次超静定结构。该技术优势如下：(1)在自重增加很少的情况下，能够大幅度改善和调整原结构的受力状况，提高承载结构的刚度和抗裂性能。(2)由于承重结构自重增加少，故对墩台及基础受力状况影响很少，可节省对墩台及基础的加固。（3）对桥梁营运影响较少，可在不限制通行的条件下进行施工。（4）预应力加固法既可作为桥梁通过重车时的临时加固手段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。（5）实际施工过程中，经济效益可观。
2.体外预应力加固常见施工方法
体外预应力体系主要由筋材、防护体系、锚固装置和转向装置四部分组成。体外预应力加固桥梁的一般施工流程如下：加工各类钢材→钢材防腐处理→施工放样→制作环氧→锚固、滑块、支座施工→张拉钢索→处理钢筋接头→恢复桥面及交通。
根据施加预应力的方式不同体外预应力加固技术常用施工方法主要有：横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法和预弯梁法等。
2.1 横向收紧张拉法
横向收紧张拉法一般适用于桥梁两端间距较小情况，即在桥梁下缘对称梁中线的两端安置预应力筋，在距梁端适当的距离处弯起，再将梁端锚固固定在钢板支座上，在每段中点，利用扳手拉紧螺栓，收紧两测对称筋，将水平段的预应力筋通过撑棍分成若干段，且两端撑棍可起到支点作用，从而在拉杆中建立预应力。该种方法施工简易，应用最广。
2.2 纵向张拉法
纵向张拉法即沿预应力筋轴线方向施加预应力的方法。预应力拉杆仍沿梁底方向布置，直到腹板或顶板上弯起，再沿梁顶部或梁底部进行纵向张拉，其目的是可减小梁端剪力。该方法与横向收紧张拉法不同点在于：拉杆弯起段通常穿过翼缘板斜孔伸至桥面，拉杆端部设有丝扣，用轧丝锚锚固于梁顶部锚固槽内。
2.3 竖向顶撑张拉法
在采用纵向张拉法不便施工时，常采用竖向顶撑张拉法。在加固梁底部设置U型钢锚固板，拉杆仍沿梁底设置，在钢锚固板上焊接拉杆两端,在梁1/4跨径及跨中或跨间横隔板处设置张紧夹具，当拉杆达到设计应力值后，用钢筋混凝土垫块在拉杆与梁底面间楔紧，以固定拉杆位置并保持张拉力,最后将张紧夹具和承托架，并做好拉杆防锈处理。
2.4 预弯梁法
以上三种方法主要解决梁下缘开裂的问题，预弯梁法适用于梁上缘的开裂情况。以某简支钢板梁桥为例，由于外荷载增加，需改善钢板梁的受力状态，提高桥面板的刚度，采用增厚桥面板的方法。浇筑前，搭设支架将梁顶起，在达到一定强度后落下新浇桥面板支架。在梁的自重下，桥面板会产生扭应力，然后对钢板梁和桥梁施加弯矩及轴力。随后张拉体外预应力筋，抵消体外预应力筋张拉后在桥面板内产生的拉应力，缓解新增桥面板混凝土收缩引起的拉应力。
3.体外预应力加固技术中的施工要点
3.1放样定位
放样定位是该加固技术中要点之一，主要有两点：首先是滑块垫板和锚固支座的放样定位；其次是上锚固点的放样定位。
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对滑块垫板和锚固支座的放样定位，是沿梁底从锚固实际中心(锚的投影点)向跨中方向，量取滑块垫板中心位置及其跨中位置，在梁底两侧分别进行标记，在梁底面上绘出垫板平面尺寸，并标出螺栓孔位。在垫板放样中，可不计梁挠度的影响。
上锚固点的放样定位。当斜筋上锚固点位于梁顶端（或梁端）面时，以单梁顶(或梁端)面的纵轴线为基准，沿桥纵向测量锚固点距梁端的距离。当上锚固点位于梁端时，应当先量取锚固点距梁底（或梁顶）面的垂直距离，再沿桥横向对称方向量取上锚固点的横向距离，并标出锚固点的理论位置。由于梁的顶板和腹板中均设置了钢筋，尤其是受力筋，在进行锚固点放样时, 应开这些受力筋，将锚固点位置做适当调整，不应将其切断。
3.2 上锚固点设置
当梁顶或梁端顶面设有上锚固点时，要根据斜筋的位置，在梁顶面或桥面板凿穿两个斜孔，斜孔应与斜筋角度相同。具体方法如下：首先凿去桥面铺装层及梁顶面混凝土保护层，露出受力钢筋,再细凿锚固垫板附近的混凝土。随后按斜孔的设计角度做凿孔架，并将凿岩机钻杆放入凿孔架槽内，使钻头中心对准理论锚固点，之后即可进行凿孔作业。凿孔完成后，清理梁顶面混凝土碎渣，并在混凝土表面涂抹环氧胶液，再用环氧水泥砂浆铺平。当上锚固设在梁顶时，为了保证锚固点上有足够厚的混凝土保护层作为支撑，应保证锚垫板上表面与梁顶平齐或略低于梁顶。
3.3 转向装置
转向装置是体外预应力索加固的重要构件，其传载方式及自身性能可对预应力的施加产生重要影响。体外预应力混凝土结构中的预应力筋通过转向装置改变方向,形成设计需要的曲线形式。在预应力筋与转向装置的接触区域，由于摩擦和横向力的挤压作用，一旦转向装置设计不合理，预应力筋很容易产生局部硬化及摩阻损失过大，大大影响预应力的施加效果。设计中要求预应力筋在折点位置必须高度准确，避免产生附加应力，且转向装置在结构使用期内不应对预应力钢材有任何损害。此外,加工转向装置必须在加工厂进行。现场安装过程中，应严格按图纸进行。运输及焊接过程中，应采取有效措施以防焊接变形。穿束前应拉线确保安装准确。
3.4 预应力筋的安装和张拉
安装前首先检查锚具是否能正常工作，特别要检查粗钢筋的螺杆与螺母的匹配情况，应逐个试拧，均应达到在不加力的情况下每个丝头用手拧动即可将螺母拧至全程。对水平筋和斜筋分别为两根粗钢筋或斜杆为型钢时，应首先将斜筋与水平滑块固定，并将斜筋的上锚固点固定。在其垫板上用临时支架定位滑块，然后即可穿水平筋。穿筋时应保证水平筋的两端留有相等的丝头长度，检查滑块位置并预留滑移量。为了防止张拉时拧螺母困难，上紧两水平筋螺母，同时保证水平筋的中心线与滑块锚孔位置对中。
3.5 压浆
张拉完成后，局部有粘结段的压浆作业是一道很重要工序。施工前要进行1:1的模型试验，在保证压浆密实的情况下，局部有黏结段的粘结力可达设计张拉力的108％。实际工程中为满足锚固要求，压浆作业应在张拉完成后24h内进行。压浆一般采用手动压浆机，应保证压浆过程的均匀稳定和压浆压力的要求。由于压浆密实程度会直接影响粘结效果，在压浆过程中应严格控制水灰比，并保持压力均匀。
4.结语
实际工程表明体外预应力加固桥梁技术具有明显的技术优势和可观的经济效益，施工过程中应不断完善预应力施工工艺，做到理论与实践相结合，通过大量的实践，进一步求其规律，为改进新工艺奠定基础。
参考文献
[1]宗伟.体外预应力技术在桥梁加固中的应用[D].武汉：武汉理工大学土木工程与建筑学院，2005.
[2]刘来君，赵小星.桥梁加固设计与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2004.
[3]王峰. 体外预应力加固混凝土结构技术及应用研究[D].南京：南京理工大学，2011.
论文作者:甘雨,赵鑫
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/24
标签：预应力论文; 锚固论文; 体外论文; 桥面论文; 垫板论文; 拉杆论文; 桥梁论文; 《基层建设》2016年35期论文;