天津市宝坻区公路管理所 301800
摘要：体外预应力技术常常被应用到桥梁工程建设中，对桥梁结构起到加固的作用。因此本文对体外预应力加固技术进行了简单的介绍，分析其加固机理及加固方法，为提高预应力加固技术的应用水平提供参考。
关键词：桥梁；体外预应力；加固；工艺
随着我国市场经济不断发展，交通运输事业的发展也愈加蓬勃。公路桥梁是交通运输事业的重要枢纽，与人们的交通出行息息相关。由于工程施工质量、风吹日晒、轮胎磨损、车辆的压力等人为因素与自然因素的影响，使得公路桥梁出现了裂缝、断裂、沉降、钢筋锈蚀等病害，导致公路桥梁的载荷能力逐渐下降，时刻威胁着人们的生命和财产安全。因此，很有必要采取相应的措施对公路桥梁进行维修和加固，以达到消除病害，提升稳定性和安全性，保障人们的安全的目的。应用于公路和桥梁施工中加固技术有许多，体外预应力加固技术就是其中比较先进的一种。本文对体外预应力加固技术的优势作简单的介绍，并重点分析体外预应力加固技术在公路桥梁施工中的应用。
1体外加固技术的优势与加固机理分析
1.1体外加固技术的优势
混凝土这种材料性质比较脆弱，具有强度高、抗压性的特征，然而，有着较低的抗弯强度和抗拉强度。混凝土受弯或者受拉，尽管拉应力作用不大，也会出现开裂的可能。一般的结构，例如板和梁，通常在受弯的状态下存在，一般在没有很大的弯拉应力作用在钢筋上时，就会有裂缝出现在弯拉区，严重时钢筋会裸漏在外从而被腐蚀。所以，为了在有效加固桥梁的基础上，避免上述情况的出现，就需要对此类桥梁进行体外预应力技术的应用。这种技术，能够显著的提升桥梁的性能，实际效果如下：首先，将桥梁主体的承载力提升，对力的分布状态进行了改善。通过将预应力施加到梁的下部，对梁上部荷载产生的作用进行抵消平衡处理，进而大幅度地降低拉应力；其次，提高刚度，减小梁体的变形，将扰度进一步缩小，这样更有利于上部车辆的行车舒适与安全。此外，挠度的减小对梁体的裂缝状况有明显的改善，从而将桥梁结构的整体性能够有效的提升；另外，可以对钢绞线进行较灵活的调换，更加适应于以后更优的加固处理方案。在对桥梁工程加固时，利用对合理的转向系统和锚固系统进行选择，提升张拉的次数，进而确保车辆能够安全的行驶。
1.2加固机理
利用等效荷载的概念，将加固体系对原混凝土梁的作用视为等效荷载作用于原梁上，预应力筋和撑杆在折点和端点处所产生的等效荷载对被加固梁而言是外力，而就整个预应力加固梁而言却是内力，用体外预应力加固简支梁，张拉完毕后，体外预应力筋在加固梁中引起的附加内力自成平衡体系，不改变整体平衡。所以，撑杆在端点处所产生的等效荷载不与外荷平衡，而与预应力筋在其端部两竖向等效荷载相平衡，并没有传入支座，即支座反力不与平衡，而与外荷载平衡；预应力筋端部两水平向等效荷载自相平衡。由于的作用，被加固梁由受弯构件转为偏心受压构件，加固后预应力在锚固点的竖向分力和撑杆的等效荷载对原梁产生反向弯矩和反向剪力，预应力在锚固端的水平分力对梁体施加偏心压力，因此，施加预应力的结果，一方面对原梁起了卸载作用，另一方面，改变了原梁的受力特性，使其具备了弯压构件的特性。这些预加力使梁体内储备了一部分抗力，可以部分地抵消外荷载引起的内力，从而提高了原梁的承载力。
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由此可见，体外预应力加固过程即是对原梁施加一组自平衡力系的过程，在这组自平衡力系中，所施加的外力自平衡，所产生的外力偶参与抵抗原梁所受的荷载弯矩，自平衡外力作用位置的合理分布，参与抵抗原梁所受的剪力和弯矩，减小截面内力和应力水平，改善原梁的裂缝和变形情况，达到加固目的。
2体外预应力加固施工要点
采用体外预应力对梁式桥上部结构进行补强加固，其作法是在梁的下缘受拉区设置用粗钢筋形成的预应力拉杆或预应力钢束，通过张拉对梁体产生偏心的预应力，在此偏心压力作用下梁体上拱，荷载挠度减小，改善了结构的受力，从而提高承载能力。
2.1放样定位
放样定位是公路桥梁施工中体外预应力加固技术应用的重点工作。通常，放样定位分为滑垫板及锚固支座位置放样定位和上锚固定点的放样定位。
对于滑垫板及锚固支座位置放样定位，首先从梁体底端的锚固中心向跨中方向量取垫块中心和跨中位置，然后在梁体底端的两侧将量取的参数分别标出，再在梁体底面根据垫板的平面尺寸把垫块以及对应的螺栓孔位置绘制出来，最后在垫块内部进行放样，此过程梁挠度的影响可忽略不计。
对于上锚固定点的放样定位又可分为斜筋本身位于梁体顶端、梁体断面的锚固定点放样定位和规划的位于梁体两端的锚固定点放样定位。前者，直接将单梁顶面的纵轴线作为挤出点，然后顺着纵桥方向测量相应锚固点与桥梁端的实际距离。后者，则要测量梁体顶端与梁体底端的垂直距离，然后沿着水平方向测量所规划的锚固点的横向距离并作出相应标记。
在上锚固点放样定位的过程中，需要注意各环节工作对梁体钢筋结构产生的影响，尤其是在梁顶板、腹板这些钢筋结构受力比较集中的位置，要根据实际情况来调整上锚固定点，避免破坏钢筋结构，切勿切断钢筋。
2.2上锚固点设置
在上锚固点设置的工作中，如果上锚固点设置在梁体顶端或梁端顶面时，为了让斜筋能顺利穿出，应当在梁体顶端面板或梁端顶面开凿与斜筋角度一致的孔洞。具体的实施过程是先要去除桥面的铺装层和混凝土保护层，将里面的钢筋裸露出来，然后在保证与斜筋角度一致的前提下，设置相应规格和角度的对凿孔架，再将凿岩机钻杆放置到凿孔架中，将钻头与标记的锚固点对准后进行凿孔。在完成上锚固点的凿孔工作之后，要对凿孔产生的混凝土碎渣进行清理，然后用环氧胶液涂抹开凿部位的混凝土，再铺上环氧水泥砂浆。把上锚固定点设置在梁体顶端的时候，要确保锚垫板的上表面平行于梁端顶面、可以稍微低一些，保证覆盖在锚固定点上的混凝土保护层足够厚。
2.3转向装置
在实现外索加固的时候，转向装置起到相当重要的作用。而对于转向装置来说，它的关键在于自身的性能和传载方式，这些都会影响预应力的施加效果。要想改变体外预应力混凝土结构的预应力筋的方向来形成设计的预应力筋曲线，必须通过转向装置来实现。在预应力筋和转向装置接触的地方，会由于转向装置设计不合理或构造措施不当，加之受摩擦和横向力的挤压作用的影响，使得钢材出现局部硬化的现象和摩擦阻力损失，最终造成预应力过大。在转向装置的设计中，折角点处的预应力筋必须符合很高的准确度，为了防止附加应力的产生，转向装置在结构使用期内，不能损害预应力钢材。除此之外，转向装置的加工严禁在施工现场加工，而是要严格按图纸在加工厂进行加工，在运输及焊接过程中，防止焊接变形，为保证安装合理性，应在穿束前拉线确认。
3结语
综上所述，具有高度的灵活性是体外预应力技术的基本特征，同以前的桥梁加固方法进行比较，这种加固技术在改善结构应力状况、提升结构安全性，都发挥巨大的作用；体外预应力筋加固技术对桥梁进行加固时有着非常明显的优越性，例如在较短的施工工期，较少的人力和资金投入情况下；在加固的时候对交通情况不带来影响的基本情况，加固方式灵活、能够全梁加固，对原桥结构伤害不大。因此，在实际施工中相关施工单位应该积极借鉴及应用该技术，为促进我国桥梁工程发展打下良好基础。
参考文獻：
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[3]何思慧.主动加固简支T梁设计与施工实践[J].广东公路交通，2016（3）.
论文作者:张楠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/17
标签：预应力论文; 锚固论文; 体外论文; 桥梁论文; 荷载论文; 技术论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;