青海省公路建设管理局
摘要：体外预应力加固技术适用于多种桥型的加固，它能够提高桥梁的整体刚度、延长桥梁使用寿命。体外预应力加固技术为桥梁系统结构设计、桥梁加固方法的选择等提供参考。
关键词：预应力；加固；桥梁；体外预应力加固
1.引言
随着桥梁运营时间增长、荷载疲劳作用，使桥梁的病害会越来越严重，若不及时加固维修处理，可能会造成严重的后果。桥梁结构的病害问题日益突出，已经影响到了桥梁的正常使用，桥梁改造、加固是目前需要高度重视的问题[1]。
体外预应力加固技术，现阶段已经大量应用在桥梁加固中，在维护加固桥梁结构同时，能够有效降低挠度和提高刚度，对受力情况和几何形状进行合理调整。经过大量实践证明，体外预应力加固处理桥梁以后，可以明显提高抗裂能力和承载能力[2]。
2.体外预应力加固技术的基本概念
体外预应力结构与体内预应力相比具有截面尺寸小、维护管理方便、自重轻、预应力损失小、预应力筋替换、缩短施工工期、耐久性高等优点。因此，体外预应力结构应用非常广泛，可用于各式桥梁。体外预应力加固技术的应用将是桥梁维修加固的主要趋势之一[3]。
体外预应力加固桥梁是通过在桥梁结构外部安置并张拉预应力筋，以达到提高桥梁结构整体性、构件抵抗变形的能力和承载能力。
3.体外预应力加固技术的优缺点
体外预应力加固技术是一项效率高、实用、操作性强的技术，克服了传统加固技术的很多缺点，很大程度上的提高了桥梁承载能力，通过优化原材料、增大桥梁的受力面积、利用高科技和高标准技术要求，最终提高桥梁的稳定性和坚固性及其整体承载能力。体外预应力加固技术优缺点[3，4]如下：
主要优点：
（1）布设体外预应力筋，可以适当降低体内的钢筋用量，减少结构截面尺寸，减轻荷载。
（2）体外预应力筋使用期内容易检查和更换，方便对桥梁结构的维护管养。
（3）施工工序简单，浇注混凝土方便，质量容易保证。
（4）仅在锚固位置或者转弯位置将预应力筋和结构连接，摩擦阻力损失减少明显，提高结构加固的效率。
主要缺点：
（1）结构变形和预应力筋变形一致性很难控制，并因为承受振动而限制其自由长度，会大量损失预应力。
（2）体外力筋容易损坏，容易腐蚀。
（3）锚固要求较高，局部应力集中过大
（4）要求夹片和锚具质量较为严格。
（5）产生没有预警的失效。
（6）偏心通常较小，极限状态下体外力筋的抗弯能力小于体内有粘结力筋.
4.体外预应力技术的在桥梁中的应用
各类桥梁的加固均可采用体外预应力技术。它能够增加桥梁结构的极限承载能力、降低钢筋疲劳应力幅值、控制裂缝、能较好地满足使用载荷的要求、增加结构的使用寿命；并且加固效果明显、所需机具设备量少且轻便、施工质量易于控制，因而具有明显的经济效益、社会效益及发展前景。
4.1体外预应力加固技术在空心板桥的应用
空心板桥是较为常见的桥型。横向空心板连接的好坏是该种桥型的关键。因铰缝横向传力过大，导致企口缝混凝土被剪开而出现空心板间横向联系失效和单板受力情况较为普遍，危及桥梁安全，成为交通隐患。
空心板间横向连接较弱的根本原因：铰缝的抗剪强度不够、铰接空心板自身的横向连接能力薄弱。设置横向预应力可以提高铰缝的抗剪强度，防止板间企口缝下缘混凝土的脱落、开裂[5]，减少企口缝混凝土铰结构损坏和其他病害的发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，施加的横向预应力平衡了横向弯矩，传递竖向剪力和弯矩，变铰接板为刚接板，增强装配式板桥的横向连接能力，有利于各空心板共同分担荷载，提高装配式预应力混凝土空心板桥的整体承载能力。
文献[6]依托用体外预应力钢绞线来加固一座高速公路上的空心板简支梁旧桥，并通过静载试验验分析加固前后挠度的变化，证明了该加固方法是有效的。
4.2体外预应力加固技术在混凝土连续梁桥的应用
体外预应力加固作为一种可以调整结构内力分布的主动加固方法也非常适合大跨度连续梁桥的病害治理措施。
预应力混凝土连续箱梁桥病害主要为[7]顶板裂缝，预应力混凝土箱梁在顶板内布置负弯矩钢束，在纵向预应力作用下顶板混凝土由于泊松效应产生横向拉应力，在荷载作用下横向开裂。
从受力角度来看，该桥开裂截面实际已经改变了原结构的截面刚度，使结构内力发生了重分布。即使之后预应力束进行张拉，开裂截面的裂缝也闭合很小。因此，通过增设体外预应力筋来加固该种桥型，可提高结构安全储备，达到提高桥梁承载能力和改善桥梁受力状态。
4.3体外预应力加固技术在连续刚构桥的应用
体外预应力具有平衡活载作用，能产生使主梁卸载的效果，改善旧桥状况，使裂缝减小或闭合。可以有效地提升连续刚构桥结构的整体刚度、结构的基频、改善结构局部受力。
文献[9]加固前连续刚构桥中跨跨中J4截面最大应力和偏载效应都有所降低。根据文献的数据综合判断，采用体外预应力加固技术，结构局部承载能力得到了一定程度的提高，结构横向承载能力改善。
体外预应力技术加固连续刚构是一种有效的主动加固方法。文献[10]也通过理论、实测结果表明连续刚构桥采用体外预应力技术能适当恢复结构线形，阻止跨中下挠；增加主梁的压力储备，降低主拉应力；部分裂缝闭合、阻止混凝土开裂和裂缝扩展等。
因此，采用体外预应力加固连续刚构桥是改善该桥结构受力的行之有效方法。
4.4体外预应力加固技术在钢筋混凝土拱桥的应用
拱桥因其受力性能较好、跨越能力强的特点，主拱圈体外预应力加固措施的应用为拱桥的加固提供更多的选择。
文献[1]为验证体外预应力加固技术在钢筋混凝土主拱加固的可行性，特进行了模型试验。分别对拱顶和拱脚进行加固，分析拱顶和拱脚及1/4截面在加固前后的挠度和应变的变化。加固模型试验结果表明：主拱圈承载力得到提高，此方法加固主拱是可行的。
而文献[11]通过理论计算得到采用体外预应力加固拱桥较加固前承载力提高20%～40%，且较加固前下挠值显著减小。
体外预应力加固拱桥总体上对原桥损伤较小，可以做到不影响桥下净空，且不增加桥面高程。
5.结论
体外预应力加固技术在各种类型的桥梁加固中发挥着重要作用。它能够提高桥梁的整体刚度、改善结构局部受力、延长桥梁使用寿命等。通过各种桥型的体外预应力加固技术的应用研究，可为桥梁系统结构设计、桥梁加固方法的选择提供参考。
参考文献：
[1]丁玮，向中富.钢筋混凝土拱桥体外预应力加固试验[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2013年2月，第32卷第1期，9-13页.
[2]涂洪华，体外预应力加固技术在桥梁建设中的应用[J].住宅与房地产，2016年7月下，第184页.
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[4]涂洪华，体外预应力加固技术在桥梁建设中的应用[J].住宅与房地产，2016年7月下，第184页.
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[11]陈增顺，周建庭，张承，刘思孟，宋军.体外预应力加固钢筋混凝土拱桥关键技术研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2013年9月第32卷增刊1，pp：823-826.
论文作者:温立钊
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期9月上
论文发表时间:2016/12/12
标签：预应力论文; 体外论文; 桥梁论文; 结构论文; 技术论文; 横向论文; 混凝土论文; 《基层建设》2016年25期9月上论文;