淺析體外預應力技術在舊橋加固中的應用

王昭勇

(貴州省銅仁公路管理局)

1 體外預應力技術

1.1 對體外預應力技術的簡要介紹

體外預應力最先是由法國人提出的，然而此項技術最先應用在美國的LongKey 橋建造期間。體外預應力主要是由在承載結構本體外的鋼束張拉出現的預應力。從某種意義上來講，體外預應力技術是由后張預應力逐漸發展而來的，都屬于無粘結預應力技術。在近20年的應用與技術的不斷發展與創新的過程中，體外預應力技術已經逐漸發展出兩種不同的應用體系:一種是有粘結體外預應力應用體系，其主要特點是管道鋪面的質量、水密性等指標可以便于檢測與管控，預應力的其摩阻損失較低;另一種是無粘結體外預應力應用體系，其主要特點是單根無粘結筋的摩阻損失特別低，可以使用小體積的張拉設備進行單根張拉，便于操作。由于預應力筋擁有多層的防護所以其具有較強的耐腐蝕性與防護性，同時在使用的過程中可以調整預應力數值，對預應力筋進行更換。體外預應力結構主要擁有以下優點:(1)可以對體外索的應力進行調整校對以及管控，方便實時查看腐蝕的狀況并在需要時進行鋼絞線束的更換;(2)在箱梁的內壁沒有預應力的管道，這在極大程度上降低了混凝土澆筑的難度，并且不會降低結構的承載壓力的能力，所以要盡量的降低箱梁的壁的厚度，是結構的整體重量得到降低。體外預應力技術的應用范圍非常廣泛，主要有以下兩點應用:(1)可以應用于預應力混凝土橋梁、特種結構等新建結構中，同時也可以應用于已經建成并投入使用的舊的鋼筋混凝土建筑以及預應力混凝土建筑的重建、維修等;(2)在臨時性預應力混凝土結構或鋼索結構的建設中可以運用體外預應力技術。

1.2 體外預應力在現有建筑加固過程中的應用

在對已經建成使用的結構進行加固時，通常都會在原結構混凝土的外部進行處理，這就使得體外預應力技術稱為在對已經建成并投入使用的結構進行加固時的首選方案。通過在已經投入使用的舊結構上加裝錨固塊與轉向裝置，然后通過張拉結構體外的索使得已經投入使用的舊結構產生預應力的方法稱為體外預應力索加固法，如圖1 所示。

圖1 體外預應力索加固法

在對已經投入使用的結構進行加固維修時使用體外預應力加固法主要具有以下優點:(1)可以平衡的抵消一部分恒載;(2)可以大幅度的提升原有結構的承壓能力與剛度;(3)體外索具有變化幅度較小，不會出現疲勞等現象;(4)能夠有效的控制原結構的裂縫和撓度，使裂縫部分或全部閉合，使撓度大幅度減小;(5)能夠控制和調校體外索的應力;(6)便于更換體外力筋。但是體外預應力加固技術在擁有以上優點的同時也具有一些缺點:(1)在一些特定的情況下，對錨固塊與轉向裝置的設置不容易進行;(2)如果在設計的過程中，對轉向裝置的設計與實際情況有一定的偏差，這會造成預應力的損失，甚至造成施工的難度增加;(3)通過運用體外預應力技術對原有結構進行加固會造成結構露在外面的部分不是很平整;(4)由于體外預應力加固技術在使用的過程中，大部分的結構都是裸露在外面，會使得體外索的防火與防腐性能有一定程度的下降。

2 分析于研究

2.1 轉向裝置

在應用體外預應力加固技術時轉向裝置是一個重要的組成部分，它的傳載方式與性能都可能對預應力的施加效果產生一定的影響。在進行轉向裝置設計的時候主要需要滿足以下條件:(1)預應力筋在轉向點的位置必須高度準確，避免產生附加應力;(2)在結構使用期內轉向裝置不會損壞預應力索。轉向裝置的結構形式可以用:鋼板、鋼管等材料的組合構成;后加鋼筋混凝土轉向塊。對于矩形和T 梁，前者是合理、經濟的，但對于箱梁則應該采用后者。

2.2 對錨固塊與原結構關系的分析

對于矩形截面和薄腹T 梁的錨固塊，普遍做法就是在需要錨固的地方鑿洞，用鋼管、鋼軸等作為錨固塊，這是非常簡便，也是行之有效的方法，這種錨固塊的受力分析也很簡單，其重點是鋼管、鋼軸自身的強度及其與原結構混凝土處的局壓應力分析。一般用于加固荷載較小的結構。對于箱梁，由于其橫截面和荷載均較大，再采用矩形和T 梁的處理方法顯然是不合適宜的，這就必須采用新加混凝土錨固塊的方法來處理。

3 結 語

隨著我國高速公路建成通車里程數的不斷增加以及高速公路建設多年的發展，使得我國進入維修保養期的高速公路與橋梁的里程數也在不斷的增加，這促使了我國的高速公路事業正在逐步由高速公路建設為主，向建設與維修同步進行而過度。在對相關道路進行維修時，遇到已經建成通車多年的橋梁，必定要使用相關的技術對其進行加固處理。在對橋梁維修的過程中，由于體外預應力技術在橋梁維修加固的過程中具有很大的優勢，使得其在舊橋加固的過程中得到了廣泛的應用。

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