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摘要：预应力混凝土桥梁结构具有良好的受力和耐久性能，结构的刚度大，工程造价相对较低，现代桥梁建设中，因预应力混凝土梁桥在受力性能方面的优越性而得到广泛应用。本文分析了预应力混凝土在桥梁结构加固中的应用，提出了预应力混凝土裂缝的防治措施。
关键词：预应力；混凝土；桥梁结构加固；裂缝处理
引言：预应力技术作为一种先进的结构加固技术，在改善桥梁结构的受力性能上非常适用，可以提高桥梁的抗压能力和变形能力，重新实现桥梁结构内力分配的平衡，闭合已经出现的裂缝，增大桥梁的整体刚度，加固效果好。介于预应力混凝土桥梁规模及其重大，桥梁结构加固一般是选择带载加固，加固设计中须考虑分阶段受力。通常桥梁结构构件自重及其他早期?恒载内力考虑原结构承担，加固后增加恒载和使用阶段的活载内力应由加固后组合截面承担。为此，加固设计比新桥设计更复杂。
一、桥梁加固设计原则
加固设计需要依照原桥竣工图、设计图及检测评估报告经现场核对进行；加固设计考虑材料劣化、结构病害、新旧材料差异等。几何、材料等参数应用桥梁现状检查结果；加固设计需验算施工各阶段构件强度、稳定性及结构变形；加固后结构验算需考虑附加荷载；改变结构体系加固时，结构构件任意一截面应力不超过材料强度设计值；加固验算应依照桥梁建设年代设计荷载、材料性能等进行；桥梁加固设计可参考以下顺序进行：加固工程可行性研究→加固方案设计→加固施工图设计。
二、预应力混凝土在桥梁结构加固中的应用
2.1在碳纤维片材加固桥梁工程中的应用
由于碳纤维片材本身的强度较大，且抗张力能力较强，施工也较为简便，因此在钢筋混凝土桥梁结构的加固施工中有着广泛应用。尤其是在受弯桥梁中，加固效果更好。这是因为在桥梁结构的施工中，一般会产生一定的内力和应变力。但是当混凝土的压应变超过了混凝土的压应变的极限之后，桥梁就会超过其承载力的极限，此时，对于桥梁进行加固处理就会超过其承载力，所以混凝土的应变力也就决定了粘贴碳纤维片材的应力。也就是说，如果桥梁本身的应变力比较大，而当桥梁遭到了破坏之后碳纤维片材的应变力就会减小，在过程中碳纤维片材的作用既不会得到充分的发挥，此时，就可以在粘贴碳纤维片材时对其增加预应力，这样就有助于医生桥梁被破坏之后碳纤维片材的应变力，使其功能得到充分的发挥。
2.2在改变结构受力状态中的应用
在结构中增加一些杆件，结构的内力将会发生改变，在大跨度的桥梁结构中，增加斜腹杆，受水平荷载作用时，结构的内力与不设斜腹杆相比将完全不同，如通过斜腹杆预先施加预拉力，结构的内力也将改变。将底层两个中柱抽出后框架的内力产生了较大变化，不仅梁柱端部的弯矩在量上增加了很多，而且在某些截面的弯矩方向也发生了变化，因此抽柱后大部分构件都要进行加固处理。设置斜杆并施加预托力后，框架的弯矩图与抽柱前基本相同，所以在框架结构抽柱改造时，我们可以通过增设斜拉杆并施加预应力的方法，调节结构的内力，达到加固的目的。当然斜拉杆预拉力大小。对结构的内力会有较大影响，主要是支应处的弯矩，这就需要选择一个合适的预应力，使得抽柱前后的内力基本相同。
2.3在钢筋混凝土多跨连续桥梁加固中的应用
多跨连续桥梁有正弯矩区和负弯矩区，一般支座处为负弯矩，跨中为正弯矩，当桥梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时，则需要进行加固处理，跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时，可用粘贴碳纤维或粘贴钢板的方法进行加固，施工比较容易。如支座负弯矩区抗弯承载力不满足，一般加同都比较困难，主要原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。有时可通过在梁下加大截面提高桥粱的承载力，这不仅增加了结构的自重，而且还会影响桥梁的使用功能，在有些情况下可能不允许。梁的抗剪承载力不满足要求时，也不宜加固处理，特别是在采用T形截面梁时，采用粘贴u型钢板或碳纤维片材进行抗剪加固，其抗剪承载力的提高十分有限。然而，在桥梁工程的实际建设和施工过程中，施工人员多会将桥梁的下部纵向钢筋身伸入到桥梁的支座内部，从而使得支座受到上部受拉，出现向上弯起的弯矩，而这时，桥梁支座上部结构和下部结构所拥有的钢筋比例刚好相差无几，这样的配筋方式有点类似我们常说的对称配筋。而跨中截面下部受拉钢筋比上部要多，所以跨中截面和支座截面南于轴力的作用，不会同时达到抗弯承载力最大值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当轴力过大时，其正截面承载力还将会降低，所以施加的轴向力大小，使得到支座截面和跨中截而都能满足承载力要求为宜，或者通过施加预压力，支座截而满了承载力要求，跨中截面只需进行简单加固处理。
三、预应力混凝土结构的裂缝成因分析
3.1混凝土材料本身引起的收缩裂缝
现在的工程建设多采用商品混凝土，而商品混凝土的水灰比比较小，因此塌落度大，增大了收缩裂缝的产生几率。此外，混凝土是由水泥、石、砂、水所组成的一种混合型材料，由于各种材料的物理化学性质不同，并且在混凝土的硬化过程中掺杂了气体和水，导致混凝土很容易产生微观裂缝和微孔。
3.2施工过程中支撑体系不当
在混凝土硬化前预应力结构的跨度较大，加上构件的截面尺寸和施工荷载都比较大，因此，容易造成支撑体系的承载力不足，导致脚手支架发生沉降，使构件产生裂缝。此外，保留的支撑承载力不足也会产生裂缝，常见的有正截面受弯裂缝和斜向受剪裂缝，这类裂缝一般位于跨中，在垂直梁底的方向，其特点是下宽上窄。同时，应注意拆模时间，不能过早的将模板拆除。
3.3预应力张拉工艺不当
在施工过程中，要求对预应力钢筋施加的应力必须达到设计值，否则容易在混凝土表面形成裂缝。此外，在预应力钢筋的锚固区，会有局部受压过大的现象，因此，在梁端非预应力区就容易产生拉剪裂缝和沿钢筋方向的纵向裂缝。
3.4预应力构件设计截面尺寸不合理
由于混凝土的截面尺寸一般较大，如果截面尺寸设计不当，在混凝土的硬化过程中，就会引起较大的拉应力，导致混凝土失水干缩，最终形成裂缝，此外，外界的温度变化也会引起收缩裂缝。同时，由于水泥的水热化，会使混凝土构件的温度升高，引起内部混凝土的膨胀，导致构件产生裂缝。
四、加强预应力混凝土裂缝的防治措施
4.1控制集料含泥量及混凝土的配合比
在施工中应严格控制集料的含泥量，应选用级配良好的大粒径集料，以减少水泥用量，进而减少水灰比，此外，应掺加防开裂材料和外加剂等。特别是在夏季，环境干燥程度较高，掺合料和外加剂可以明显减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂性能。
4.2增大空气相对湿度
为降低混凝土表面水分的蒸发率，应增大空气的相对湿度。在工程中常采用的增大空气相对湿度的方法是喷水雾法，这是一种简便易行、费用低廉的方法。其中，简易喷雾法是将带针孔的塑料软管架设在新浇混凝土工地的四周或上方，然后向内注入一定水压的水，从而形成针孔喷雾。
4.3降低混凝土温度
4.3.1 降低混凝土各种组成材料的温度，将混凝土新拌合物的温度控制在32℃以下；
4.3.2 由于夜间或早上的温度较低，能有效降低混凝土表面水分的蒸发，因此，浇筑混凝土应尽量在夜间或早上进行；
4.3.3 为降低混凝土表面的环境温度，可采取搭棚遮盖等措施，以避免阳光直接照射新浇筑的混凝土。
4.4选择适当的养护方法
混凝土的养护，一方面可以使水泥得以充分的水化，加速混凝土硬化，另一方面能防止混凝土成型后出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。一般来说，混凝土的养护包括自然养护与加热养护两类。混凝土的标准养护条件为温度（20±3）℃，相对湿度保持90%以上，时间28d。而在实际工程中很难达到标准养护的条件，所以，在经济实用条件下，应采取措施，使混凝土达到良好的养护效果。
结束语
预应力技术是一种提升结构抗压能力和抗弯能力的重要施工技术，在桥梁结构的施工和加固维修中都有着广泛的应用。因此，在施工阶段，应严格按国家规范施工，并实行专人监督，要针对结构的特点采取相应的裂缝控制措施与处理方法，合理解决预应力混凝土的裂缝问题。
参考文献
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[2]王欣.体外预应力混凝土桥梁设计分析2011.9
[3] 彭卫，蒋云昕.预应力混凝土连续箱梁桥的养护与加固 2017.2
论文作者:李超周
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/19
标签：混凝土论文; 预应力论文; 桥梁论文; 结构论文; 裂缝论文; 承载力论文; 截面论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;