桥梁预应力加固技术的应用综述

李恒江

(重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041 )

桥梁预应力加固技术的应用综述

李恒江

(重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041 )

随着生活水平的提高，人们的车辆数量明显增加，这对原有桥梁的质量提出了新的要求，越来越多的桥梁不适应交通的需求，桥梁加固变为一个亟待解决的问题。20世纪最具有创新性的思维是预应力技术的提出，桥梁预应力加固技术在桥梁维修加固中的应用，更具有为特殊重要的意义。桥梁维护、桥梁检查工作在近来预应力加固应用是非常广泛的，采用高强度的钢丝对桥梁体进行预应力加固，用这种加固方式来防止桥梁出现桥梁体裂缝。因为自重较轻、安全可靠、操作简单、作用明显、造价低廉等因素使得桥梁预应力加固技术在桥梁工程领域特别是在加固方面发挥着巨大作用。

预应力；加固技术；桥梁；应用

1 引言

随着我国经济飞速发展，车辆数量急剧增长，路桥承载能力面临巨大挑战，由于施工质量、自然或人为、材料老化等因素的影响，现在有很多桥梁都急需加固。对一般简单的桥梁加固技术已经不能满足人们对桥梁的需求，因为预应力技术材料其自身质量不重，可以有效减少桥梁自重的应力，可以从本质上解决应变滞后的问题。桥梁预应力加固技术基本上已经解决了很多问题，可以说预应力加固技术在桥梁工程中的应用更有实际意义。这种技术主要是针对桥梁结构出现的问题并进行加固，桥梁的布置特点和抗弯承载力的要求决定了预应力筋的多少，桥梁预应力加固技术基本上是满足条件的，是可以在桥梁工程中应用的。

2 预应力加固技术的工作原理

桥梁预应力加固技术与广义的桥梁预应力技术是不相同的，它不是全预应力，只是加了一部分预应力在上面，属于部分预应力。因为桥梁结构自身混凝土体积大，重量也很大。 一般情况下都会施加一个荷载，后加补强材料只承担车辆通过的活动荷载，因此后加补强材料作用会延后，在一些极限状态下作用不是很大。其工作目的是不让桥梁结构继续开裂下去， 或者让已有开裂保持不变或者让开裂变小，以让整个桥梁结构保持稳定；也是为了让桥梁不发展新的裂缝。桥梁受力状态由三个因素决定，分别是作用荷载产生的弯矩、材料截面的几何特性和主梁材料的刚度强度柔度。其中，荷载作用力包括永久荷载和可变荷载两部分，分别来自于桥梁自身重量、流动车辆荷载和人群荷载；几何特性包括惯性矩、截面积和界面中心位置以及几何抗弯弹性模量几个特性。在桥梁工程中，给桥梁加固可以增加桥梁的刚度，可以增加桥梁的使用能力，可以增加桥梁的耐性。桥梁预应力加固结构体系：（1）体外预应力加固体系。（2）高强预应力复合纤维加固体系。（3）有粘结预应力加固体系。

3 体外预应力加固所用材料

在体外预应力加固技术中，施工比较方便，桥梁裂缝也比较明显，仪器容易检测，碳纤维是一各很好的材料，自重轻，造价低。因此预应力碳纤维板加固技术是很好的一种技术，是一种很有潜力的技术。最近大家都用这种技术，有愈演愈烈趋势。和传统的桥梁预应力加固技术相比， 碳纤维板具有下面的优点：

（1）碳纤维板强度远远超过钢材的强度，而且自重小很多。

（2）耐腐蚀性能远远超过钢材性能。

（3）非常容易形成有粘结预应力加固。

（4）预应力碳纤维板材疲劳性能、低松弛性能非常优异。

由于以上原因，在体外预应力加固中用碳纤维板来做桥梁加固是可行的，也很有可能是未来的发展方向，因此，有很多桥梁预应力加固桥都采用碳纤维板来做，据有资料显示，国内的桥梁预应力加固有约20座的桥梁是用碳纤维做的，这种技术在桥梁中运用得越来越多。

4 体外锚固FRP带预应力加固方法

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP,FRP复合材料是纤维材料与基体材料（树脂）按一定比例混合后形成的高性能型材料。这种材料不通电，很安全的使用，回收利用比较少，不怕疲劳使用，在机械方面，强度很高，硬而质量轻，FRP一直都在实验室中进行，经过这么多年的发展进展依然不大，就是因为不能找到适用于现场的FRP的锚具和夹具。但这个却是桥梁预应力加固的关键技术，波形齿具锚的运用就解决了这个片材的锚固问题。该方法运用两端夹紧，再中间固定，让FRP材料不得不伸长而产生桥梁预应力。这种方法不需要特定的张拉设备，大大的提高了加固的具体效果，操作十分简单。

将FRP简单的贴在桥梁结构的表面，并加固，但构件到破坏时，FRP中的片材预应力依然比较小，材料不能充分发挥出它的性能，强度不能够表现出来，在现实桥梁工程中，加固桥梁构件上都会存在一点初始应力，如果还是采用一般的FRP片材加固方法，在二次受力中它的应力就会变得迟缓很多，加固效果就不太显著了，为了充分利用FRP高强度的性能，取得很好的效果，这种加固技术就显得很重要了，很有价值了，通过对FRP片材进行预应力张拉，可以大大推迟裂缝的发展速度，有利于缓和裂缝的宽度，在一定程度上也能减小裂缝的开口。减小桥梁结构的撒挠度，减小桥梁内部钢筋的应力应变，这样就可以提高桥梁的承载能力，增加它的性能，让它的使用寿命变得更长。但FRP片材经过这么多年的发展，还是停留在实验室的阶段，就是因为没有解决桥梁两端锚固的问题，只要把这个问题给解决发，就能很快的运用在桥梁工程中，因为预应力会让FRP片材两端引起端部剪力集中，造成对混凝土的局部破坏，让钢筋还没充分发挥出它的优点混凝土就彻底坏掉了。

5 讨论

成败被细节决定，只有严格控制过程，坚持质量标准，做到施工过程程序化、施工管理过程化、施工程序精细化，实行施工机械设备、施工技术与工艺等施工要素的精细化管理，才能使桥梁工程质量得到完善、得到更好的保障。建立一个健全的桥梁养护、更好的加固组织机构。桥梁预应力加固量大面广，桥梁管理部门众多，责任和利益关系复杂，必须加强各类组织机构的管理和实施，确保其加固工作具体化、正常化。确保桥梁加固信息渠道畅通。桥梁预应力加固信息化十分重要。及时发现问题，及时沟通信息，及时处理问题是保证桥梁正常、安全使用的关键因素。

6 结语

通常的桥梁预应力加固方法不能解决根本问题，加强板间横向联结性能，是一种更彻底更容易的减少组合式梁桥的后期病害解决方法为确保检测结果的有效性，试验还应经常利用技术手段，如采取对，设备比对，以及进行盲样检测，留样检测等方法验检测工作的准确性，确保检测工作公正可靠，检测数据准确有效。近年来，桥梁预应力加固技术已经普遍应用于桥梁建设的加固施工领域，与桥梁施工工艺有机结合，形成了各种特色高效的桥梁施工方法。桥梁预应力加固的加固在旧桥拓宽加固改造中，可以有效消除裂纹和不均匀下沉、温度改变等问题；在新桥梁的假设中，由于桥梁预应力加固自身具有造价便宜、方便，节省材料等特点，可以推进一批新式桥梁结构的出现。在具体的施工方式或施工工艺选择中,应考虑到实际的经济效益。

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