桥梁体外预应力加固法的关键技术

◎周韬

桥梁体外预应力加固法的关键技术

◎周韬

随着我国经济的不断发展，对于货物的交流效率要求越来越高，为了能够有效提升我国铁路、公路的承载水平，从而增加运输效率，可以通过提高运输车辆车轴重的方法来达到目的，但是当车轴重量增加就会出现桥梁承载力不足的问题，所以说对于桥梁建筑过程中，体外预应力加固法就是处理上述问题的有效措施之一。本文就该点开展对桥梁体外预应力加固法的研究，对于其中的关键技术进行阐述，为相关专业提供参考依据。

桥梁预应力加固法关键问题

混凝土桥梁的可靠性一直是人们关注的重点问题之一，它的影响是存在与整个桥梁寿命周期内的，所以说无论是在桥梁施工的设计阶段，还是在中期的建造阶段以及后期的运行阶段，可靠性都是需要我们时刻注意的。对于目前我国铁路桥梁情况来看，随着桥梁运行时间的不断增加，其主体结构材料老化或者结构损伤都是不可避免的问题，伴随而来的就是桥梁整体承载力的下降，所以在进行桥梁预应力加固法处理这些问题的时候，我们首先要从桥梁本身的常见病害来分析，一般来讲桥梁病害主要包括荷载疲劳损伤、混凝土碳化腐蚀以及钢筋内部腐蚀等。虽然通过研究掌握了一些处理方法，但是在实际工作当中，还存在着一些难点，总结下来关键性技术有以下三点：

体外索力设计计算方面的问题

相比较欧美发达国家，对于桥梁工程当中体外索力的理论研究已经取得了较大进步，但是我国在桥梁工程中的理论研究还不成熟，没有关于铁路桥梁体外预应力加固的技术标准，因为桥路结构极限计算标注与普通的公路设计存在较大的差异，所以目前我国铁路桥梁仍然采用容许应力法来进行计算，故体外索力设计计算必须与现行规范相适应。

除此之外，计算加固后桥梁在极限状态下的体外索力必须确定极限应力增量的大小，因为二次效应的非线性使得准确求解应力增量变得很困难，国内外研究者提出多种简化计算方法，但不同方法计算的精度和简便程度不同，所以根据铁路混凝土桥梁特点合理选用简化计算方法是铁路桥梁体外预应力加固需要解决的问题之一；再者，体外索力设计值的大小必须满足桥梁的刚度和变形性能，但对使用阶段存在裂缝的混凝土桥梁，在体外索力和荷载作用下的刚度因裂缝闭合、张开而发生变化，这使得上拱度和挠度的计算复杂化，因而将刚度视作恒定值造成体外索力检算上出现较大的误差。

体外预应力锚具及索体结构存在的问题

首先，在桥梁进行体外预应力加固法时，我们要明确它是由体外索和锚具等工具组合起来的工具，所以在实际施工过程当中容易出现锚固质量问题，比如锚固滑丝、断丝等现象，这些问题都对施工质量和安全有着很大的影响，因此在施工之前要对施工工具、人员技术进行整体培训提高；另外对于上述提到的体外索、锚具等工具不能从不同生产厂家进行采购，这样能够保证质量的统一化。

其次，在桥梁体外预应力加固法时要保证施工工艺正确，比如保证锚具横截面以及支撑面与体外索方向垂直，这样能够保证锚具的受力均匀，虽然在实际加固过程中会出现一定的误差，但是主要取决于施工工人的施工水平，所以偏差不大可以忽略；另外在加固过程中由于固定式锚具在安装完毕后无法自动调节，容易出现因为受力过大发生折弯现象，影响加固质量，所以对于这些锚具要经常性检查，保证其施工质量。

最后，在铁路桥梁当中，对于承载力较大的桥梁进行加固时一般会在锚固装置支持面设置千斤顶张拉装置，提高加固过程中桥梁的承载力，但是对于T型简支梁来说，由于空间狭小，不足以安防千斤顶，因此当锚固点设置在梁端时造成无法张拉。

对锚固装置与混凝土梁体的锚固连接性能研究不足

对于桥梁外预应力加固法来说，体外索与混凝土梁体的连接是它的关键性指标，也是体外预应力施工的主要部分，所以如果在施工过程中发生承载力不足等现象，就会给施工人员带来巨大的施工施工，故一定要保证加固结构的安全可靠。

桥梁预应力加固法关键技术

体外预应力加固体系设计原则

桥梁体外预应力加固法的设计必须要结合我国的铁路运输特点，同时还要同我国已有的桥梁结构相结合，结合这些要求，我国桥梁体外预应力加固法的设计原则主要有两个方面：

第一，桥梁体外预应力加固法在安装过程中应该保证安装过程的迅速，特别是在铁路桥梁施工过程中，因为铁路桥梁对于运输的影响很大，对于运输单位经济效益影响也很大，所以在进行桥梁体外预应力加固法设计的时候必须要考虑到施工期间对于铁路运输以及经济效益的影响，如果时间过久，就会带来比较大的负面影响，那么这种加固方案设计也肯定不会被建设方所接受。

其次，桥梁体外预应力加固法应该尽量避免采取大型机械，一方面是因为施工成本的影响，最主要是对已有桥梁结构的一种保护，通过采取小型化或者组合型施工机械，能够加快施工进度，是施工操作变得简单起来，这也是桥梁体外预应力加固法的主要原则之一。

体外预应力体系锚固点位置

通过上述分析我们了解到了桥梁体外预应力加固法的设计原则，那么在实际施工过程当中有些具体的加固位置需要我们注意，下面我们就逐一进行分析：

首先是梁顶锚固，一般锚固位置位于桥面板或者是桥梁顶端，通过桥梁或者梁端的混凝土来承受外部的荷载，这里需要我们注意，如果锚固点位于后者，也就是梁端时，在施工过程中需要较长时间的交通阻碍；

其次是腹板锚固，与梁顶锚固不同，腹板锚固主要通过梁体之间的承接来传接外力，接触部位的结构主要承受剪切应力和拉应力；

最后就是两端锚固，一般梁端锚固是位于梁端腹部下部，通过钢板与混凝土的高强度连接来承担外部荷载；或者依靠梁端混凝土的抗压能力来承担外部荷载作用。

上述三种方法是桥梁体外预应力加固法当中的一些主要加固位置，对比来看，从加固效果方面是梁端以及腹部加固更具优势，主要原因是锚固点在梁端或者腹部时，其处在梁体剪切应力最大区域内，这样一方面能够提高铁路桥梁的荷载承载极限状态，另一方面还能够便于安装施工，加快施工进度。

综上所述，桥梁体外预应力加固法对于桥梁承载力不足的问题进行比较有效的解决，本文通过对桥梁体外预应力的关键技术以及问题进行了分析，提供了相应的技术方案，旨在为相关桥梁施工专业提供可以参考的理论依据。

（作者单位：湖南顺天建设集团有限公司）