体外预应力在旧桥加固中的应用研究

郭增 赵会燕 胡慧

摘 要：体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢筋束张拉而产生的预应力。本文主要介绍体外预应力加固常用方法及应用前景，说明该项技术在旧桥加固工程中应用价值。

关键词：体外预应力；旧桥加固；应用研究

中图分类号： U457+.3 文献标识码： A 文章编号：

前言

体外预应力的概念和方法最早产生于法国,1979年,E.C.Figg和Jean Muller首次在美国佛罗里达建造了第一座体外预应力混凝土桥Long Key桥。体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢束张拉而产生的预应力。体外预应力技术是后张预应力体系的分支,是无粘结预应力结构技术的一种。

在旧桥加固中，可以利用原有的混凝土结构，在桥梁结构的受拉区施加体外预应力，使其产生与原桥的不利弯矩方向相反轴向扭力和弯矩，以抵消部分自重应力减小活载应力，从而提高原有结构承载力。

一、体外预应力加固常用方法

体外预应力加固一般流程图：制作加工各类钢铁件→钢铁件防腐处理→施工放样及钢筋位置探测放样→制作环氧胶液及环氧砂浆→锚固点、滑块、固定支座施工→预应力钢索安装及张拉→钢筋接头处理及防腐→恢复桥面及交通。

根据施加预应力的方式不同，桥梁体外预应力加固常用的方法有：横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法和预弯梁法等。

1、横向收紧张拉法

梁的两端间距很小时，一般采用横向收紧张拉法。此法是在梁的下缘对称梁中线安装预应力筋，在距梁端适当距离处弯起并通过支点锚将梁端的锚固在钢板上。水平段的预应力筋用撑棍分成若干段，两端的撑棍还起到支点的作用。在每段中点用拉紧螺栓将两对称筋收紧，拉杆即产生预应力。

2、纵向张拉法

纵向张拉法是沿预应力筋的轴线施加预应力的方法。预应力筋沿梁底布置，直到梁的两端构造弯起于锚固梁的腹板或顶板上，再沿梁底或梁顶进行纵向张拉，以减小梁端的剪力。

3、竖向张拉法

当采用纵向张拉法不便施工时，可采竖向张拉法。此法采用在梁肋两侧对称布置预应力筋，一般在梁端肋侧锚固，在预应力筋中部竖直向上张拉，在梁肋底部用小横梁固定预应力。横梁的作用在于固定竖向张拉产生的钢筋预应力。

4、预弯梁法

以上三种方法，主要是解决梁下缘开裂的问题，有时为了防止梁上缘的开裂，可以采用预弯梁法。以下举例说明此种方法：某简支钢板梁桥，由于荷载的增大，不仅需要改善钢板梁的受力状态并要提高桥面板的刚度。前者采体外预应力筋加固，后者采增厚桥面板的方法解决，为了抵消体外索张拉后在桥面板内产生的拉应力，缓和新增桥面板混凝土收缩引起的拉应力，在浇筑之前，先搭设支架将梁顶起，待新浇桥面板达到一定强度后再落下支架，让桥面板在梁的自重下产生一定的扭应力，然后再张拉体外预应力筋，对钢板梁和桥而施加轴力和弯矩。

二、体外预应力在旧桥加固工程中的应用前景

体外预应力技术在30余年的发展和应用中已日臻成熟,体外预应力加固方法在矩形和T形梁中应用的机理和措施也逐渐完备。尽管体外预应力结构的钢束用量比体内预应力的要多,但由于它大幅度地减少了占恒载较大比重的箱梁腹板尺寸,减少了混凝土的用量,节省了下部结构的工程量。更重要的是,采用体外预应力加固桥梁的施工方法、施工速度、管理费用以及后期维护、更换费用都很经济。施工场地清洁,城市污染较小,对现有交通影响较小。我国地域广阔,地形复杂,是世界上建筑桥梁较早的国家，拥有桥梁的数量也很多，这就使得桥梁加固显得紧迫而重要。尽管有锚喷砼、增大截面、粘钢、CFRP等加固方法 ,但由于体外预应力加固技术的众多优点而成为很多加固设计的首选,加之该技术的应用密切结合着新材料、新工艺的发展方向,其运用正方兴未艾,具有非常广阔的应用前景。

三、结论

从现有资料看,我国75%以上的桥梁都处于超负荷工作状态，需要及时进行大修加固或者重建。采用体外预应力加固技术，可以避免桥梁的重建，大大降低工程成本，而且技术成熟、可靠，具有极高的推广价值。

参考文献：

[1]黄侨.桥梁体外预应力筋极限应力计算方法.中国公路学报,2010年06期

[2]李国平.体外预应力混凝土连续梁弯曲性能试验研究.土木工程学报,2007年02期