小議預應力技術在橋梁結構加固中的應用

王云龍

摘 要：隨著我國社會主義現代化建設步伐的不斷加快，公路交通運輸能力呈現出大幅度上漲態勢，這主要表現在交通流量的增多和交通荷載的加重。橋梁工程在公路運輸中有著重要作用，但是由于造價昂貴使得人們在工程建設中總是千方百計的保證工程施工質量，改進維護工作技術。本文從預應力技術概念和特點入手分析，就其在橋梁加固設計和施工方面的應用做了初步的探討。

關鍵詞：預應力技術；加固設計；施工

預應力技術在目前的建設領域應用已經有了近百年的歷史，是二十世紀一項最具革命性的結構改進，是目前廣泛應用于土木工程、橋梁工程的一種施工新技術。在現代化工程施工建設中，采用預應力技術進行施工對于提高工程整體性、施工質量有著保證作用。尤其是在橋梁工程中，由于其造價昂貴且容易受到自然環境、使用環境的影響而產生質量隱患，因此采用預應力技術進行加固和維修是一項極為關鍵的課題，也是當今工作人員研究的工作重點。

1 預應力技術概述

預預應力技術是當今土木工程領域中一個發展和推廣最快、用途最廣、發展潛力最大的施工新技術，它與材料學、結構分析學、電子計算機技術以及實驗科學的發展息息相關，是現代化、綜合化的工作體系。

1.1 概念

所謂的預應力技術主要指的是在工程結構構件承受外在荷載之前，對受拉模塊中的鋼筋施加預應力，從而提高構件的剛度、推遲構件裂縫出現時間、增加構件的整體性和耐久性。對于現代化工程施工而言，其在施工中提前做好預應力筋對于保證工程施工整體質量和功能，從而實現工程項目的系統管理。

1.2 發展

預應力技術可謂是一項既古老又新穎的工程體系。其在施工中思想可謂是一個極為古老的話題，這一基本原理在我國古代就已經有所使用了，例如木鋸，自其產生到現在為止，其一直都是一個以預應力技術為支撐的工作原理，是通過木鋸上的絞緊的繩索來對鋸條施加一個預應力，從而保證鋸條工作效率。但是直至十九世紀這一技術才被應用到混凝土工作中，成為混凝土工程施工建設中一項極為關鍵和重視的話題。在二十世紀以來，伴隨著世界各國建筑行業的飛速發展，預應力混凝土結構的研究也越來越深入，這一技術也得到了廣泛的應用與發展。在我國，預應力技術的應用是與新中國成立以來才開始應用和研究的，雖然其起步晚、起點低，但是其發展速度非常可觀。截至目前，我國已經采用預應力技術建立了多個橋梁工程，并取得了不菲的成績。

2 預應力技術在橋梁加固施工中的應用

在橋梁工程施工建設中，由于橋梁工程施工成本高、施工難度大、施工影響因素多的特點，使得在工作中做好橋梁質量控制和管理是極為重要。但是，雖然在工作中我們想方設法的提高工程施工質量，保證工程耐久性，但是長期受到自然環境和使用環境的影響，使得橋梁結構在使用的過程中總是會出現大大小小的質量問題，這是目前社會發展中一個不可逆轉的趨勢。因此，在目前的工作中，為了保證橋梁工程的質量，使得橋梁發揮出應有作用，在工作中做好橋梁加固和維護是十分突出且亟待解決的課題。在橋梁工程中，當鋼筋混凝土受彎構件受到超過標準的荷載時，且本身無法滿足相關要求的時候，可采用粘貼碳纖維片或者粘貼鋼板的方法來對這一現象進行加固，但是在加固的時候由于前期施工中已經存在著相應的內力，如果在工作中初始內力本身較大，那么在構件受到極限荷載的時候加固縱筋的應力將會變小，加固縱筋的質量和性能也無法得到充分的發揮。因此，在目前的工作中為了使得加固縱筋性能得到充分的發揮，通常在加固的過程中都需要對結構進行拆除和卸載，減少構件中存在的初始壓力，但是對于那些恒載卸載較為困難的環節來說，在工作中需要施加臨時預應力，這樣不僅會影響到工作面工作情況，而且還會造成無法得到及時的發揮現象。比如在工作中需要我們認真的歸納和總結，將加固建筑物上部結構中存在的橫梁加以改進，這樣對上部某層梁進行加固時，下部各層也不能使用，施工費用也會比較高。實際上卸載的目的就是為了減小加固施工時混凝土的初始應變，此時可預先對構件施加預應力，使受壓區產生拉應力，受拉區產生壓應力，減小構件在初彎矩作用下的拉應變和壓應變，以提高構件達到極限承載力時的應變增量和加固鋼筋的應力，使加固鋼筋得到充分發揮。

3 預應力技術在碳纖維片材加固鋼筋混凝土受彎構件中的應用

碳纖維具有較高的強度，而且施工也比較簡單，所以采用粘貼碳纖維片材對鋼筋混凝土受彎構件進行加固的方法得到廣泛的應用，但由于加固前結構已存在初始內力，混凝土已有初始的壓應變和拉應變，當壓區混凝土壓應變達到混凝土的極限壓應變時，構件達到極限承載力，從加固到構件達到極限承載力，混凝土的應變增量決定了碳纖維片材的最終應力。如初始應變較大，構件破壞時碳纖維片材的應力較小，其強度高的特點也就得不到充分發揮，可在粘貼碳纖維片材時，先對碳纖維片材施加預應力，使其有初始拉應力，從而提高構件破壞時碳纖維片材的應力，使其得到充分發揮。

4 預應力技術在鋼筋混凝土多跨連續梁加固中的應用

多跨連續梁有正彎矩區和負彎矩區，一般支座處為負彎矩，跨中為正彎矩，當梁的抗彎承載力和抗剪承載力不滿足要求時，則需要進行加固處理，跨中正彎矩區抗彎承載力不滿足時，可用粘貼碳纖維或粘貼鋼板的方法進行加固，施工比較容易。如支座負彎矩區抗彎承載力不滿足，一般加固都比較困難，主要原因是所加縱筋錨固的問題不宜解決。有時可通過在梁下加大截面提高梁的承載力，這不僅增加了結構的自重，而且還會影響建筑的使用功能，在有些情況下可能不允許。梁的抗剪承載力不滿足要求時，也不宜加固處理，特別是在整澆樓蓋或采用T形截面梁時，根據我們的試驗發現，采用粘貼U型鋼板或碳纖維片材進行抗剪加固，其抗剪承載力都提高有限，原因是U型加固鋼筋的錨固存在問題。當構件既有彎矩又有軸力作用時，在一定范圍內，隨著軸向壓力的增加，其正截面承載力和斜截面承載力都將會提高。實際工程中梁的下部縱向鋼筋一般都伸入到支座內，在支座負彎矩區，上下實際配筋相差不大，類似于受壓構件的對稱配筋。

結束語

總之，預應力加固橋梁是一種行之有效的方法，已有許多成功的經驗。通過精心設計和施工，就可以達到預期的加固效果。但與國外相比我國還處在起步階段，還需要作大量的研究，以便制定出合理的計算理論和方法及通用的規范與標準，因此，我國在預應力加固技術理論及試驗研究方面一定會不斷深入、成熟。

參考文獻

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