預應力加固技術在橋梁加固中的應用

■韋朝寧，彭先振 ■柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州 545005

隨著我國經濟建設的方展，公路網已基本形成，但公路網中部分橋梁抗震性能不良、承載力不足，影響其安全性和使用功能，需采用加固措施提高承載力以適應交通需要。

預應力加固技術作為現階段橋梁加固中較常采用的施工技術之一，在橋梁加固中有著不可替代的作用。其能夠較為有效的提升橋梁結構的承載能力，增大結構剛度，改善原結構的內力分布。因此，全面的實現預應力加固技術在橋梁加固中的應用研究有著較為重要的意義。

1 預應力加固技術在橋梁加固中的優勢

橋梁建設中遇到懸臂梁、連續體梁及簡支梁的施工時，均常用到預應力加固技術，能夠在很大程度上進一步提升橋梁的穩定性，提升橋梁的安全系數。在橋梁加固的過程中采用預應力加固技術能夠有效的降低甚至消除橋梁局部發生的裂縫，同時能夠降低橋梁的撓度，最大限度的使橋梁各個結構達到較為合理的受力狀態。

從現代橋梁工程施工的專業的角度來分析，預應力加固技術在橋梁加固的過程中具有如下優點:首先在進行橋梁加固的過程中，采用預應力加固技術能夠在較大程度上減少橋梁加固對正常交通運輸帶來的影響。其次，在進行橋梁加固時，采用預應力加固技術與其他技術相比，消耗的人力及物力較少，單位時間內占用的機械設備較少，機械設備布置的方式也較為簡單，能夠實現機械設備的及時調動，提升機械設備的開機率。第三，在對橋梁加固的過程中，因為所需增加恒荷載一般相對來說比較少，這就方便對原橋梁的應力結構情況做出相應且及時地調整，從而能夠使得橋梁的結構達到更加牢固的目的。第四，當施工的橋梁仍舊處于使用的狀態時，采用預應力加固技術能夠有效的實現處于使用狀態的橋梁的修補。第五，在橋梁加固的過程中，采用預應力加固技術能夠在很大程度上降低橋梁的凈空程度，同時，采用預應力加固技術時，不需要收集橋梁表面的標高。此外，預應力加固技術對于整個橋梁整體結構的損壞程度也相對較少。第六，預應力加固技術適用的范圍較廣，不僅可以適用于簡支梁橋梁結構的施工，同時也適用于一些大型的連續橋梁結構的施工。

2 預應力加固技術在橋梁加固中的應用

2.1 體外預應力加固技術

體外預應力是一種有效的橋梁加固方法，體外索材料一般由無粘結鋼絞線、粗鋼筋與槽鋼組合而成。體外索加固橋梁上部結構，就是在梁的下部受拉區，通過張拉體外索對梁體產生偏心預壓力，在此偏心壓力作用下，梁體發生上拱，荷載撓度減小，改善梁體受力狀況，從而達到提高承載力的目的。

該加固方法不影響線路正常運行或短時限制行車，不改變原結構構造，對原結構損傷很小;體系傳力明確，加固效果顯著，尤其適用于抗彎加固;加固工藝所需設備簡單，工期短，社會經濟效益高。

體外預應力加固技術在橋梁加固中較常用到。具體應用為，采用具備有防腐作用的預應力鋼筋，然后將其設置到橋梁梁體的外部，這就導致橋梁體受到較強的預應力作用，在預應力的作用下其內會產生較強的作用反力，橋梁結構內部的作用力與外部的預應力相互抵消，這在很大程度上改善了橋梁的受力狀態，使橋梁體受力更加均質化，使部分的橋梁段從先前的單向受力狀態或者雙向受力狀態，轉變為三向受力狀態，增加了橋梁體的極限強度，提升了橋梁整體的承載能力。體外預應力加固技術特別適用于現階段大跨度的連續箱體橋梁加固中。

體外預應力加固技術的作用機理為:在橋梁的梁體的主體結構外，設置預應力錨索，將預應力錨索錨固在橋梁墻體轉向裝置鏈接之處。同時將預應力筋設置到橋梁主體結構之外，對于一些受力極為不平衡或者橋梁結構自身重力較大時，可以將幾根鋼絞線進行捏合形成錨索束，進一步提升錨索的預緊壓縮作用，圖1 為預應力加固結構的基本構成示意圖。

圖1 預應力加固結構基本構成示意圖

通過圖1 可以看出在橋梁的梁低通過設置好預應力的加勁鋼絲索來對其結構進行加固，也可以用一些粗鋼筋對梁的兩端進行補強和錨固，利用一些常用的聯結構件把預應力的拉桿和梁體結構成為一個桁架的體系。在預應力加固的作用下，橋梁上部結構的外載荷與預應力加固技術產生的反力矩相抵消一部分，這在很大程度上就起到了對橋梁的載荷的卸載，提升了橋梁整體的承載能力。

2.2 粘結預應力加固技術

粘結預應力加固技術常用一些直徑小的鋼筋作為主要的材料，將鋼筋錨固與橋梁加固體內，這個過程中施加于鋼筋一定的預應力，然后再向鋼筋內注入一定數量的復合型砂漿，這在很大程度上就使鋼筋與橋梁加固體成為一個整體，有效的粘結在一起，提升了橋梁的加固系數。粘結預應力加固技術具有結構簡單，耐久性好的特點，同時其施工工藝較為簡單，能夠實現資源的充分利用，因此，在橋梁加固中得到了較為廣泛的應用。

粘結預應力加固技術主要應用于中小的橋梁結構加固工程中，特別是城市內部的立交工程中，相對于上述的體外預應力加固技術，該技術能夠實現橋梁加固補償材料的實效性，保證各種類型的橋梁材料得到較為充分的利用。此外，該種加固技術常在橋梁表明噴射一層性能較好的混凝土砂漿層，較好的提升了橋梁加固工程的整體性，同時也提升了橋梁加固工程的抗腐蝕性能。

2.3 高強負荷纖維預應力加固技術

隨著碳纖維、芳綸纖維等現代化材料的不斷發展，也推動了橋梁預應力加固技術的發展，各種高強負荷纖維預應力加固技術應運而生。高強負荷纖維預應力加固技術主要的加固原理為通過高強負荷纖維在橋梁內形成較強的預應力，在很大程度上改善了橋梁原有的應力狀態，此種類型的加固法主要的關鍵技術問題在于如何能夠較為科學的對預應力的纖維布及板條上的張拉以及錨固問題進行合理的處理。

高強負荷纖維預應力加固技術首先具備有較好的物理性能，具有高效的支護強度特點，特別是在一些修補性橋梁加固中，較好的改善各種類型的橋梁結構應力狀態。其次，高強負荷纖維預應力加固技術中使用到的高強度纖維在環境溫度發生變化時，能夠實現與橋梁混凝土的協調性變化，更好的提升了預應力加固的效果，保證了橋梁支護結構的穩定性。第三，高強負荷纖維預應力加固技術中使用的高強負荷纖維整體的質量及體積較小，對于橋梁原有的結構影響較小，在進行橋梁預應力加固時，材料不僅質量輕而且比較薄，通常被進行加固或者修補之后的梁體上的構件，一般都不會使原橋體本身的尺寸以及重量發生太大的變化，所以就不會影響到橋的使用空間。

3 結束語

預應力技術發揮了加固材料高強、高彈的材料特性，主動參與主結構的一階段受力，避免了加固材料應力滯后的影響，最大效率的起到加固橋梁結構的效能。

隨著市場經濟的進一步發展，國家對于橋梁工程建設的投資將會更大，全面的提升橋梁工程施工質量將更為重要。因此，作為橋梁工程施工技術人員，在具體施工過程中，應結合橋梁加固條件，采用最優的橋梁加固技術。

［1］孫永梅，劉永軍，孟憲宏.纖維增強復合材料(FRP)在砌體結構加固中的應用與研究進展［J］.玻璃鋼/復合材料，2012，01∶77-82.

［2］卓靜，李唐寧.波形齒夾具錨在碳纖維片材加固技術及預應力技術中應用研究［J］.公路交通技術，2011，S1∶100-104.

［3］張鵬，凌亞青，鄧宇，劉鋒濤，姬帥，聶威.CFRP-PCPs 復合筋嵌入加固鋼筋混凝土梁裂縫試驗及計算方法研究［J］.復合材料學報，2013，05∶251-257.

［4］周柯靖，劉忠，岳嶺，趙偉南，梁冰，宋登武.預應力碳纖維布加固二次受力鋼筋混凝土梁的受力性能數值分析［J］.工程抗震與加固改造，2014，03∶79-85.

［5］張曉東.簡支T 梁采用預應力法轉換連續梁橋加固技術在萬壽橋加固中的應用［J］.北方交通，2013，04∶70-73.