淺談橋梁體外預應力加固技術

勇早建,陳景艷

滬陜高速公路宛坪運營管理中心,河南南陽 474300

淺談橋梁體外預應力加固技術

勇早建,陳景艷

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目前，體外預應力技術在新時期的橋梁建設及加固過程中得到了廣泛的應用，并取得了良好的社會和經濟效益。本文就橋梁體外預應力技術進行簡單的介紹并結合實際案例進行詳細的闡述。

橋梁；體外預應力；概述；案例

體外預應力加固技術作為結構加固最有效的手段之一，目前正廣泛地應用于舊橋加固方面。體外預應力結構的概念最早產生于法國，體外預應力體系是后張預應力體系的重要的分支之一，是一種使用完全位于構件主體截面以外的預應力束來對構件施加預應力的結構體系。

1 體外預應力的特點

1.1 體外預應力的優點

體外預應力的優點有：簡化預應力筋曲線，預應力筋僅在錨固處和轉向處與結構相連，減小摩阻損失，提高預應力使用效率；預應力布置靈活，根據橋梁病害可以全橋加固也可以進行局部加固；錨固構件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高結構承載能力；與原結構無粘結，應力變化值小，對結構受力有利；體外索可調可換，便于使用期間進行維護。

1.2 體外預應力的缺點

體外預應力的缺點有：體外索布置在截面外，防腐、保護相對較困難，易受外界影響；錨固及轉向區域容易產生應力集中，局部應力大，對錨固施工要求高；體外索張拉力較小，不能充分發揮體外索強度高的優點，對錨具及夾片的要求很高；體外預應力筋的變形和混凝土的變形不一致，容易造成預應力損失。

2 體外預應力的組成

2.1 錨具

體外預應力體系僅靠錨固端傳力，因此體外預應力錨固體系的可靠性和安全性比一般體內預應力錨固體系要高，需使用專用的體外索錨具和夾片。體外預應力的錨具的外觀尺寸較普通錨具更大，且還增加了一些輔助配件，如密封裝置、防松裝置、防護裝置等。

2.2 體外索

體外索主要有光面鋼絞線、無粘結鋼絞線、平行鋼絲、成品索等類型。體外索較多采用無粘結鋼絞線，環氧噴涂帶PE的單根鋼絞線具有良好的耐腐蝕性能，具有很好的適用性，目前廣泛適用在橋梁加固中。

2.3 錨固塊及轉向塊

體外預應力體系僅靠錨固塊及轉向塊傳力，錨固塊和轉向塊必須和原結構有效連接，傳遞應力，錨固塊及轉向塊一般采用鋼筋混凝土結構和鋼結構型式。

張拉力大的錨固塊均采用鋼筋混凝土形式，鋼錨固塊適合施工空間開闊且應力較小的小型錨固塊。

2.4 減振裝置

體外預應力體系的減振裝置用于轉向塊與轉向塊或者錨固塊與轉向塊之間的體外索自由長度較大的位置，主要目的是減少體外索在動荷載作用下的振動。

減振裝置多為內包橡膠的小型鋼結構，通過種植螺栓與原橋相聯系。

2.5 施工機具

體外索的張拉機具根據張拉的要求分單孔千斤頂和整體千斤頂。單孔千斤頂用于施工空間狹小或單孔分絲張拉的體外索，整體千斤頂用于整體張拉的體外索，如圖1所示。

圖1 漂浮張拉體系

3 橋梁體外預應力施工實例

3.1 T梁腹板索

在T梁腹板兩側對稱布設體外索。在T梁的梁端腹板加厚段設置張拉構件，在T梁的中橫隔梁鉆孔作為體外束的轉向裝置。

張拉端采用鋼錨箱的結構形式。利用結構膠及8.8級高強螺栓固定在T梁腹板上。轉向裝置也采用鋼結構。其特點是：

1）T梁腹板索施工較為簡單，注意穿索過程中對成品索的保護，注意監控張拉過程中鋼錨固塊及轉向塊與原結構錨固位置的受力情況；

2）由于錨固塊及轉向塊全部為鋼結構，受錨固塊的重量及安裝空間的限制，安裝難度較高，且只能適用于張拉力較小的體外索；

3）此種體外索我們公司在吉林某松花江大橋加固施工中成功使用。

3.2 箱梁腹板索

在箱梁腹板新增截面內增加預應力。新增腹板通過種植鋼筋、澆筑新增混凝土的方式將預應力傳遞原橋箱梁。

體外索采用普通光面鋼絞線，張拉強度可以取材料強度的70%。腹板索是最有效的體外索加固方式。

體外索可以連續通長布設，也可以僅在病害嚴重位置局部進行布設，其施工工藝流程如圖2。

圖2 箱梁腹板索施工工藝流程

3.3 箱梁底板索

在一些特殊結構的橋梁中，使用了一些相對效率不是很高的底板索。

底板索不需設置轉向塊，順橋向在病害嚴重的底板頂面布設。施工較為簡單，質量較為得到保證。但是受布索位置的限制，對結構的加固效果沒有其它結構形式的體外索有效，其施工工藝流程如圖3。

圖3 箱梁底板索施工工藝流程

3.4 箱內頂板索

箱梁頂板索是一種應用較為廣泛的體外索布設形式。體外索布置在箱內頂板，經轉向器（分絲/整體）和預埋鋼管穿過轉向塊，達到轉向和傳力的目的，通過錨固塊錨固，張拉完成后成空間曲線。其特點是頂板索可以在箱梁頂板靠近橫隔板的位置設置大尺寸的錨固塊，張拉大噸位的預應力，可以很好的改善橋梁的工作狀態。

4 結論

體外預應力技術不僅可以應用于新建工程，更適用于舊橋結構的改造與加固。體外預應力結構布置靈活，安全可靠，施工方便，可以大幅有效的提高橋梁承載力，特別是在結構可以正常工作情況下實現調索和換索，是其他加固方式所無法比擬的優點。

[1]張鑫敏.體外預應力加固在連續剛構中的應用[D].長安大 學，2009.

[2]王新武.公路梁橋延性抗震分析及設計方法[D].長沙理工 大學，2008.

U445.4

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1674-6708（2010）24-0173-02