探究预应力技术在桥梁加固中的应用

刘攀

【摘要】随着区域间经济联系的日益密切，我国公路交通建设近年来取得较快的发展。公路这种使用频率较高的交通方式为人们提供更加快捷的出行服务，因此我国每年都会投入一定的资金进行新公路的建设或者是旧公路的改建等。公路建设离不开桥梁建设，桥梁建设是公路施工的一个重要组成部分。桥梁的施工质量在很大程度上决定着公路的质量。我国在建或者是已经投入使用的桥梁数量众多。桥梁投入使用后，由于各种因素的影响，比如使用年限较长，缺乏及时的维修保养等，桥梁的外观或者是内部结构发生了很大的变化，使公路桥梁存在严重的安全隐患，时刻威胁着过往车辆的安全。这就需要相关部门及时发现桥梁存在的问题，对需要加固的桥梁及时采取加固措施，确保桥梁恢复以前的性能，继续为人们提供服务。在对桥梁加固的施工技术中，预应力技术基于其良好的性能被广泛应用。桥梁维修人员应该深入分析预应力技术的施工过程，找到影响预应力技术发挥效能的因素，在具体桥梁加固实践中尽量规避这些影响因素，使预应力技术在桥梁加固中实现最优化。本文主要分析预应力技术的特点，探讨预应力技术在桥梁加固中的应用，希望对相关人员有一定的借鉴意义。

【关键词】预应力技术;桥梁加固;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

绪论

我国经济以及物流业的快速发展，给我国的交通运输业带来了一定的压力。公路是我国重要的交通方式，许多已建成的公路桥梁在日益严峻的交通压力下出现了很多影响桥梁安全的问题，比如裂缝、沉降、结构变化等。这些问题的出现极大影响了桥梁的承载力，为了不影响巧桥梁正常性能的发挥以及来往车辆的安全，相关部门要及时采取措施修复和加固桥梁。预应力技术在桥梁加固方面的作用比较显著，因此本项技术被广泛利用。

一、关于预应力技术的分析

1.预应力技术简述

预应力技术是在桥梁结构出现位移或者被腐蚀的情况下，利用体外的预应力给桥梁提供一定的支撑，提高桥梁的承载力和稳定性。预应力加固法的施工原理是在原结构上增加弹性支座，这样来往车辆加给桥梁的负荷有一部分就传导到弹性支座，减少了桥梁的负荷，保护了桥梁。预应力技术还能根据桥梁的实际需求来设置预应力值，从而大大提高桥梁的承载力，延长桥梁的使用寿命。

预应力混凝土主要内容包括：在建筑工程具体的施工过程当中，运用混凝土材料之时，要做好提前量，对其进行添加压力，经过了对高强度钢筋和混凝土的大幅度应用，不但将混凝土的结构功能发生了改变，还有效地防止了建筑施工当中出现裂缝的问题。其次，在混凝土承担着使用荷载之前，经过了对混凝土添加外力压力的方法，最大程度的达到了对混凝土内部结构拉应力的降低，而且在不同程度之上将混凝土结构压力变小，提高了混凝土在实际的工程当中的强度和刚度。因此，预应力混凝土在现代的建筑工程施工当中，发挥着自己抗压力强的优势，大大的加强了常规混凝土抗拉力弱这一弊端。

2.体外预应力技术在桥梁加固中的利用优势

预应力技术在桥梁加固中通常是在桥梁体外设置预应力。体外预应力技术比起其他加固技术的优势更加明显，以下进行具体说明：

（1）利用体外预应力技术对桥梁进行加固不会对桥梁的结构或者桥梁的横截面产生破坏，基本保持了桥梁的原始状态。利用体外预应力技术能提高桥梁整体的承载力，但是不会削弱桥梁原有的承载力。

（2）利用体外预应力技术可以根据实际的需要转换为预应力筋或者是预应力索。这种形式的转换极大方便了后期的维修和检查。

（3）利用体外预应力技术可以实现预应力筋或者是预应力索与混凝土结构保持相对的独立性，这样就提高了预应力筋或者是预应力索的承载力，减小了应力的变化。

二、预应力桥梁加固技术在实际应用中存在的问题

我国桥梁加固的预应力技术使用时间较短，但是预应力技术在我国桥梁加固方面使用的范围较广，发展速度也很快，在实际使用中出现了一些问题，影响了预应力技术在桥梁加固中的作用，以下进行了总结，希望桥梁加固维修人员在实践中能逐渐改善这些问题。

1.体外预应力技术基于自身的施工特点，它只能对桥梁某部分的结构进行改善，提高桥梁整体的承载力，但是桥梁在长久的使用中桥梁结构极易出现各种裂缝，这些裂缝也对桥梁的稳定性产生较大的影响，预应力技术却对这些裂缝起不到相应的控制作用。

2.体外预应力技术实施过程以及施工完毕后，其使用效果受到外界因素的干扰较大，一些外部设施容易损毁，影响预应力技术的正常发挥，桥梁的安全隐患容易受到外界不确定因素的影响较大。

3.体外预应力技术在桥梁加固中主要利用两种装置，一种是转向装置，一种是锚。体外预应力索在实际应用中受到来往车辆震动的影响，它的长度因此受到一定的限制，如果长度过长则影响其作用的发挥。

4.体外预应力加固技术在实际使用过程中，预应力索与桥梁结构的主要部分是处在相同的平面上，但是预应力索却不能随着桥梁主结构的变化而变化，这就影响了桥梁加固的效果。

三、桥梁加固原则

對桥梁进行加固维修要根据桥梁原先的结构、桥梁的具体情况制定施工计划，遵循一定的加固选择，这样在保证施工技术的前提下才能获得最佳的加固效果。首先，施工人员在施工之前应该借助桥梁的图纸深入分析桥梁的整体结构、各种技术参数，进而对桥梁存在的问题有个整体清晰的分析，运用一定的方法计算出目前桥梁的实际承载力。其次，桥梁加固施工的目的是提高桥梁的承载力，提升桥梁整体的稳定性能，但是在以上前提下也要考虑经济的投入，施工周期等因素;一方面保证维修单位的经济效益，另一方面尽可能快的恢复正常交通，减少对人们出行的影响。从以上叙述可以看出，桥梁加固技术有很多种，施工人员要综合考虑各种因素，选择性价比较高的施工技术，满足各方面的需求。

四、预应力技术在桥梁加固中的具体应用分析

1.体外预应力加固技术的利用分析

体外预应力加固技术如图2所示，主要分为两种，一种是下撑式预应力拉杆加固技术，另一种是体外预应力钢丝束加固技术。每种技术都有其使用优势，因此在实际的桥梁加固中应该根据实际情况进行选择。其中下撑式预应力拉杆加固技术一般利用在桥梁下方足够开阔的情况下，它是把粗钢筋拉杆设置在桥梁下方以达到增强桥梁承重力的目的。还可以把粗钢筋的拉杆设置在横隔板上，这样有利于重新调整拉力的分布，提高桥梁的稳定性。下撑式预应力拉杆加固技术根据具体利用情况又可以分为几种，以下进行详细说明：

（1）下撑式预应力技术在桥梁加固中的应用

①竖向顶撑张法的利用分析

这种方法是在桥梁的下方合适的位置安放U形钢锚固板，使粗钢筋拉杆科学稳定的焊接在U形钢锚固板的合适位置，然后在桥梁结构的中心位置、桥梁跨径的合适位置安装张紧夹具。另外，横隔板和梁腹承托架中也要合理放置一定数量的张紧夹具。张紧夹具的主要作用是对钢筋拉杆施加一定的预应力，提高桥梁的整体承载力。这项加固技术需要施工人员严格按照要求进行施工，特别是对钢筋拉杆的固定时要找到合适的位置，确保拉杆的拉力能够充分发挥作用。等钢筋拉杆固定好后，张紧夹、承托架这些施工中的保护装置要拆卸掉。除此之外，为了避免钢筋拉杆遭到腐蚀，降低其使用效果，施工人员要对其作进一步的防锈处理，延长其使用时间。

②横向收紧张拉法的利用分析

这种施工技术利用在两端跨距较小的桥梁会取得更好的施工效果。利用这种技术进行桥梁加固，其施工步骤是先在桥梁底面的两边安装粗钢筋拉杆，并在合适的位置将其弯起;然后把U形锚固板和拉杆焊接在一起，焊接时一定要注意焊接的质量 ，确保U形锚固板和拉杆既能焊接的紧密，又能保持整体的稳固性。另外，对于弯起的拉杆，为了使其保持一定的预应力，要在纵向的范围内均匀的用钢筋支撑拉杆，这样就实现了桥梁加固的目的。

③纵向张拉法的利用分析

纵向张拉法的施工技术是利用预应力筋在纵方向上的轴线位置发挥预应力的作用，然后在桥梁底部合适的位置设置拉杆粗钢筋并固定到桥梁顶端，施工人员再顺着纵向张拉钢筋，最大可能的提高桥梁的承载力和稳定性，从而完成了桥梁的加固施工。

（2）体外预应力钢丝加固技术在桥梁加固中的应用

这种加固技术主要利用钢丝束来实现预应力的提升。其具体施工过程首先要在桥梁的侧面合适的位置安装预应力钢丝束。这个钢丝束的设置形状是有一定要求的，必须设置为抛物线的形式。这种形式有利于预应力钢丝束作用的最优化，使桥梁加固的效果最大化。施工人员还要对预应力钢丝束采取加固措施，确保其底部的牢固性;另外，在桥梁顶部可以采用有规律定位箍圈实现对预应力钢丝束的加固，提高桥梁顶部的预应力，这些措施为桥梁的承载力提供了可靠保障。

2.粘结预应力加固技术的利用分析

这种技术在桥梁加固方面利用率较高，一般情况下利用这种技术大多选用直径小的预应力筋。粘结预应力加固技术的施工首先要在桥梁加固部位安装锚，然后在预应力筋上涂抹复合砂浆。采购人员在采购复合砂浆时要选择抗拉性能较好的砂浆，利用复合砂浆的抗拉力把预应力筋和桥梁加固部位紧密结合在一起，使它们成为一个不可分割的整体。粘结预应力加固技术在桥梁加固的实际应用中充分显示了它的优势，例如此种技术能将材料进行最大化的利用，避免造成材料浪费;利用这种技术进行桥梁加固能大大提升桥梁结构的耐用性;这种技术操作简单，投入成本较低等，因此它被广泛利用在桥梁加固维修中。在具体的桥梁加固实践中，粘结预应力加固技术更适合用在跨径较小的混凝土结构的桥梁。这种技术能充分发挥桥梁加固材料的作用，提高桥梁加固的施工效率和施工质量，为桥梁的使用安全做好保障。

3.高强负荷纤维预应力加固技术的利用分析

预应力加固技术在桥梁加固中的不断利用，促进了预应力加固技术的不断发展。新材料的出现给预应力加固技术带来了新的发展空间，使桥梁加固有了更多的选择。高强负荷纤维预应力加固技术利用的是一種新兴的材料，基于这种材料的特点，能提升桥梁内部的应力，当车辆来往于桥梁时能将承载力进行合理的分散。施工人员利用高强负荷纤维预应力加固技术施工需要充分了解纤维的特殊性能，以便在施工过程中充分发挥出这种纤维的特性，保证桥梁加固的效果。第一，高强负荷纤维预应力加固技术主要利用纤维良好的物理性能，这种纤维具有较强的支护作用，能有效提高桥梁的预应力，因此不能破坏纤维的性能。第二，高强负荷纤维能根据环境温度的变化充分发挥其加固的效能，对桥梁的结构能起到明显的支护作用，从而提高施工质量。第三，这种技术利用的高强负荷纤维在体积和质量方面与其他材质相比具有更显著的优势，它不仅最大可能的减少对桥梁结构的伤害和占用桥梁的空间，还能保证桥梁加固的施工质量。

结论：

我国在交通建设过程中不仅要重视建设的速度和质量，还要对投入使用的各种桥梁加强监督。相关部门要对所在地域内的桥梁登记在册，定期对桥梁的各方面进行检查，对需要进行加固的桥梁要及时采取加固措施。施工人员对预应力技术要深入研究，找到更好的材料应用于桥梁加固中，整体提高桥梁的稳固性，尽量延长桥梁的使用寿命，避免造成资源的浪费。另外，针对不同的桥梁，施工人员要选择最优化的施工技术，充分发挥每种预应力技术的作用，促进预应力技术在桥梁加固中更好的应用。

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