高速公路桥梁加固中预应力技术的应用

康 刚

(山西路桥集团隰吉高速公路有限公司，山西 晋中 030600)

1 预应力技术的应用优势

1.1 改善原结构受力，减少摩擦损失

高速公路桥梁加固中运用体外预应力技术，在较小增加自重基础的同时，可以显著改善桥梁原结构的受力情况，简化预应力筋曲线，同时可以将摩擦损失控制到最小。

1.2 有利于日后对于桥梁的检查与养护

预应力加固技术是在桥梁混凝土外布置预应力索，此种加固法对于施工作业人员今后的定期检查与养护十分方便，同时对桥梁的运营和正常使用不会产生影响，可以永久性提升桥梁的负荷，使桥梁发挥更大的社会效益。

1.3 预应力筋与混凝土相互独立

在使用预应力加固技术时，预应力筋与桥梁混凝土并非处于黏结状态，而是保持相互独立，在承受交通负荷时，预应力筋会单独承担一定的负荷应力，减轻了混凝土及桥梁自身结构所承受的负荷，使桥梁的负荷承受能力获得有效提升。

2 高速公路桥梁加固中常见的体外预应力技术类型

2.1 体外预应力钢丝束加固

体外预应力钢丝束加固是常用的预应力技术类型，是将抛物线形的预应力钢丝束设置于梁肋的侧面，同时采取措施固定预应力钢丝束。将间隔定位箍圈设置于梁的底部位置，确保间隔距离在60 m左右，在梁顶进行钢丝束的锚固作业，使梁顶具有预应力，从而提升桥梁的承载能力。

2.2 下撑式预应力拉杆加固

当桥梁下部的空间足够大时，可以使用下撑式预应力拉杆加固法。施工方法是在桥梁的下方设置预应力粗钢筋拉杆，将粗钢筋拉杆固定于两端的第二个横隔板上，以此操作来使支撑点的位置得到改变，一定程度上调整拉力，使桥梁的实际承载能力得到进一步的增强。下撑式预应力法主要包含以下三种。

(1)竖向顶撑张拉法

此技术需要将U型钢锚固板合理地设置于高速公路桥梁底端，施工作业人员还需根据桥底部实际情况设置粗钢筋拉杆，要确保粗钢筋拉杆的两端都牢固焊接于锚固板，将张紧夹具分别安装于桥梁跨结构中心与整体跨径的1/4处，从而将预应力有效地施加在钢筋拉杆上。竖向顶撑张拉法可以固定钢筋拉杆，确保张拉力的稳定性，获得理想的加固效果。

(2)横向收紧张拉法

如梁的两端距离比较短，可以使用横向收紧张拉法。将粗钢筋拉杆设置于梁肋底面两侧，然后再用两层布设置方式，在拉杆靠近两端一头处将粗钢筋拉杆弯起，随后把之前固定于两端位置的U形锚板与弯起的粗钢筋拉杆焊接在一起，使焊接的稳定性得到保障，用钢筋支撑弯起的拉杆，建立螺栓与撑棍，实现桥梁的受力，使体外预应力施加于桥梁上。

(3)纵向张拉法

该技术的本质是利用预应力筋里的轴线对桥梁施加相应预应力，将预应力拉杆粗钢筋设置于桥梁底部，把两端弯起的钢筋锚固于腹板处或者梁的顶部，使锚固的稳定性得到保障，随后进行纵向张拉作业，使桥梁的实际抗剪力得到显著提升，同时有效提升桥梁的稳定性与负荷承载能力。

3 高速公路桥梁加固中预应力技术的应用

3.1 体外预应力技术的结构体系

在对高速公路桥梁使用体外预应力加固技术时，需要先完善预应力结构体系，预应力结构体系较为复杂，主要包含体外预应力索、体外转向装置、体外索锚固系统、体外索防腐系统等几个部分。

体外预应力索：由外保护套及钢绞线束组成，其中钢绞线束有环氧涂层钢绞线、EP单根无粘结钢绞线等。后者的外径比较大，前者的防腐性能非常好，在恶劣环境下经常被使用。

体外索锚固系统：该系统在体外预应力体系中有着十分重要的作用，系统中锚固构造里的锚具分为可换锚具与不可换锚具。前者是由端头保护套、HDPE管、减震块、垫板、密封灌浆筒、工作锚板、保护套、螺母等零件构成，后者由防损衬套、HDPE管、转向管、转向装置、预埋钢管、工作锚板、锚垫板等零件构成。

体外索转向装置：分为钢结构与钢筋混凝土结构两种形式。后者在高速公路桥梁体外预应力加固中的应用比较常见，在进行钢筋混凝土结构转向作业时，部分作业人员会采用横隔板施工形式(自重大，承载力也相对较大)，部分作业人员会采用鞍座块式施工(应力分布较为复杂但自重比较轻)。

体外预应力体系防腐系统：体外预应力体系防腐系统通常在工作人员对施工区域的防腐可靠性进行检测时使用，也常被应用于体外预应力技术在高速公路桥梁加固中使用。

3.2 高速公路桥梁加固中体外预应力技术的作业流程

体外预应力加固技术在高速公路桥梁加固中的作业流程如下。

首先，在对原有的高速公路桥梁进行预应力技术加固时，需要先对高速公路桥梁结构的承载力进行检验。在进行检验工作时，应主要进行荷载试验，再计算出应增加的预应力程度，对桥梁进行相应的加固，确定科学、合理的加固方案与对策。

其次，在确定原有桥梁结构承载力后，作业员要通过体外预应力加固技术对桥梁的安全隐患部分进行加固，以此来使桥梁的受力情况改变，提升桥梁的承载力。施工时需布置好体外预应力钢束，再对锚固点位置、转向装置的选择、张拉控制应力等细节进行确定，通过科学、有效的方案和对策处理桥梁的病害。除此之外，作业人员还需要对原有桥梁结构的病害情况进行评估与分析，根据实际情况选择钢束、线型、束界等，使高速公路桥梁的加固效果达到最佳。

再次，在加固施工作业时，应防止人为操作失误，预应力施工过大等情况，换句话讲是要强化加固过程的监督与检测工作，使加固施工中常常出现的问题得到有效避免，从根本上防止加固时异常问题的产生。

最后，在开展完加固施工后，需要再一次使用荷载试验法来对加固效果进行评估，要确保桥梁加固的承载力和刚度达到设计与加固要求，推动桥梁的运营效果，防止再次出现安全隐患，只有如此，才能真正提升桥梁的荷载运营能力。

4 结束语

综上所述，随着施工技术的发展与进步，越来越多科学、先进的技术将应用于高速公路桥梁施工中，体外预应力加固技术就是其中之一。体外预应力加固技术适用于无法封禁交通的桥梁工程中，将桥梁安全隐患对于交通的影响降到最低，同时有效提升桥梁的运营能力，推动地区交通运输的发展。