刍议路桥施工中预应力加固法的应用

孟二显

摘 要：文章对预应力加固法在路桥施工中的优势进行了解析，并具体分析了体外预应力加固法、有粘结预应力加固法和高强复合纤维预应力加固的应用原理和技术特点，以期为路桥施工提供参考。

关键词：路桥施工；预应力加固法

中图分类号：U445.72 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0163-01

我国经济的飞速发展促进了交通事业的蓬勃发展，高速公路的建设不断完善，逐渐形成了较为完善的高速公路网，但是高速公路上大型、重型汽车数量的增加也带来了更多问题，加速了高速公路路桥的破损程度，降低了路桥的承载力。我国路桥工程行业对路桥施工技术不断探索和创新，将预应力加固法广泛应用到路桥施工过程中和旧路桥加固维修中，保证了路桥施工的质量，延长路桥使用寿命。

1 预应力加固法的含义

预应力即在施工期间给结构预先施加的压应力，预先对路桥结构施加压力，可以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或裂缝比较晚。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对路桥结构构件或整体进行加固的方法。

2 路桥施工中應用预应力加固法的优点

在路桥施工中，可以将预应力加固法运用在悬臂梁、连续型体系梁和简支桥梁加固中，提高桥梁的稳定性、安全性和牢固性。对路桥施工的过程中利用预应力加固法，能够大幅度减少桥体裂缝和梁体挠度，闭合裂缝，使整个桥体结构达到较高的承载力。从建筑工程专业角度分析，预应力加固法主要有以下优点。

①传统的户外施工需要限制路段交通，给正常的交通带来了不便。在路桥施工过程中，预应力加固法能够有效降低对交通运输的影响。

②预应力加固技术不需要较多的技术操作人员，相关机械设备也较少，而且设备布局简单，便于随时调整，并能随意选择施工时间，减少了成本输出，有利于施工项目经济效益的提升。

③路桥施工中需要增加的恒荷载较少，便于及时调节原路桥结构中的应力状态，从而使路桥整体结构更加牢固。

④路桥使用阶段，预应力加固法能够维护和修补道路和桥梁，如果损坏情况严重，可根据实际情况更换预应力筋及其他设备。

⑤预应力加固法不影响桥下净空环境，施工过程中不抬高桥面标高，桥体整体结构的受损程度也相对较小。

⑥预应力加固法应用范围广泛，体外预应力加固既适用于中小型跨度的简支结构体类型桥梁，也适用于中型或大型跨度的连续结构类型桥梁。

3 预应力加固法在路桥施工中的应用

3.1 体外预应力加固法

体外预应力加固法指应用有防腐保护功能的预应力筋，通过合理布局将预应力筋设置到道路或桥体箱内或外部，它在桥梁结构的受拉区域施加体外预应力，与原桥体的不利弯矩方向产生相反轴向压力和弯矩，能够抵消自重应力减少活载应力，从而增强桥体使用功能，提高桥体自身承载力。体外预应力加固法是后张物粘结预应力体系的一个分支，在路桥施工中应用较为广泛，效果较好，尤其适用于大跨径连续型箱梁的加固处理。

3.1.1 体外预应力加固原理

体外预应力把预应力筋布置在梁的主体结构之外，通过两端能锚固和梁中转向装置与梁体连接。体外预应力加固是在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端，设置联结构件形成超静定结构。要提高路桥架构的承载力，应在体外对梁上部结构施加预应力，从而产生反弯矩抵消外荷载压力，达到卸载的效果。针对钢筋混凝土路桥，则采用体外预应力加固法，具备加固、卸荷、改变结构内力的三重效果。体外预应力混凝土结构主要组成部分包括：管道和灌浆材料、体外预应力索、体外预应力索的转向装置、体外预应力索的锚固系。

3.1.2 体外预应力加固法的技术特点

与过去预应力混凝土结构的路桥进行对比，发现体外预应力加固法有以下技术特点：①体外预应力筋的应用形式更加多样灵活，依据实际需要，可以设计为可补位、可更换和不可更换三种形式，为以后的受损维修和二次加固做好数据显示，有效实现对路桥结构使用阶段的维修、保养和加固；②对旧路桥工程进行翻新或结构加固，体外预应力加固法的施工流程更加简便，无需在梁肋中设置管道，避免了对截面的削弱。

3.2 有粘结预应力加固法

有粘结预应力加固法利用锚对道路或桥体需要加固的地方进行加固，选取直径较小的预应力筋，对梁体施加一定预应力，适当喷注抗拉强度较高的复合型砂浆，使预应力筋与梁体的粘结更加牢固，构成具有粘结预应力特点的路桥加固体系。在路桥施工中运用有粘结预应力加固法，具有预应力筋锚固结构简单且耐久性强、张拉加固施工操作简便、材料充分利用等特点，在我国路桥加固工程中得以广泛应用。有粘结预应力加固法一般应用在中、小跨径的钢筋混凝土T梁、箱梁、空心板梁桥的加固处理中，特别适用于城市的高速公路和立交桥工程，能够有效提高加固的质量和效率。

与体外预应力加固法相比，该加固法具有以下技术特点：

①在一般的路桥大型建筑中，材料的利用率普遍较低，有粘结的预应力加固法在施工过程中，有效克服了这个问题，发挥了补强材料加固的效果，能够充分利用各种类型的材料，从而达到节约成本提高经济效益的目的。

②该加固法喷注的性能良好的复合砂浆对梁体形成了保护层，提高了道路和桥体的抗氧化、抗碳化功能，能够抵抗氯离子的侵蚀，延长路桥使用寿命。

3.3 高强复合纤维预应力加固法

目前我国路桥施工过程中应用高强复合纤维预应力加固法使用的主要材料包括碳纤维和芳伦纤维，其中碳纤维材料的利用更加广泛，施工技术经验相对成熟。该加固法的原理是利用锚固的粘贴性质，对需要加固的梁体机构进行粘贴，对梁体加上一定预应力，完善梁体的受力状况。该加固法的关键技术问题是如何科学地处理预应力纤维布和板条上的张拉及锚固问题。

高强复合纤维预应力加固法在我国路桥施工中的应用还处于起步阶段，具有以下技术特点：①复合纤维材料的物理特性决定了该加固法适应强度高和高效的优点，对路桥进行加固或维修时能充分发挥其高强度、高弹性的优势，提高路桥结构中相关构件的承载能力和延展性，改善梁体受力性能；②复合纤维材料的线膨胀系数与混凝土相近，即使在温度变化的情况下，也能实现两者的协同工作；③路桥施工使用复合纤维材料，能有效减少对路桥梁体结构体积和自重的影响。复合纤维材料质量较轻且较薄，对梁体的构件进行加固或维修之后，并不增加原来路桥结构的体积和重量，也不会影响路桥实际的使用空间。

4 结 语

综上所述，路桥施工技术人员需要重视预应力加固法的应用，加强对该技术方法的研究和探索，促进技术经验的成熟，进一步提高路桥施工的效率和质量，为我国高速公路的建设和交通事业的发展做出贡献。

参考文献：

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