橋梁體外預應力加固法的關鍵技術

◎周韜

橋梁體外預應力加固法的關鍵技術

◎周韜

隨著我國經濟的不斷發展，對于貨物的交流效率要求越來越高，為了能夠有效提升我國鐵路、公路的承載水平，從而增加運輸效率，可以通過提高運輸車輛車軸重的方法來達到目的，但是當車軸重量增加就會出現橋梁承載力不足的問題，所以說對于橋梁建筑過程中，體外預應力加固法就是處理上述問題的有效措施之一。本文就該點開展對橋梁體外預應力加固法的研究，對于其中的關鍵技術進行闡述，為相關專業提供參考依據。

橋梁預應力加固法關鍵問題

混凝土橋梁的可靠性一直是人們關注的重點問題之一，它的影響是存在與整個橋梁壽命周期內的，所以說無論是在橋梁施工的設計階段，還是在中期的建造階段以及后期的運行階段，可靠性都是需要我們時刻注意的。對于目前我國鐵路橋梁情況來看，隨著橋梁運行時間的不斷增加，其主體結構材料老化或者結構損傷都是不可避免的問題，伴隨而來的就是橋梁整體承載力的下降，所以在進行橋梁預應力加固法處理這些問題的時候，我們首先要從橋梁本身的常見病害來分析，一般來講橋梁病害主要包括荷載疲勞損傷、混凝土碳化腐蝕以及鋼筋內部腐蝕等。雖然通過研究掌握了一些處理方法，但是在實際工作當中，還存在著一些難點，總結下來關鍵性技術有以下三點：

體外索力設計計算方面的問題

相比較歐美發達國家，對于橋梁工程當中體外索力的理論研究已經取得了較大進步，但是我國在橋梁工程中的理論研究還不成熟，沒有關于鐵路橋梁體外預應力加固的技術標準，因為橋路結構極限計算標注與普通的公路設計存在較大的差異，所以目前我國鐵路橋梁仍然采用容許應力法來進行計算，故體外索力設計計算必須與現行規范相適應。

除此之外，計算加固后橋梁在極限狀態下的體外索力必須確定極限應力增量的大小，因為二次效應的非線性使得準確求解應力增量變得很困難，國內外研究者提出多種簡化計算方法，但不同方法計算的精度和簡便程度不同，所以根據鐵路混凝土橋梁特點合理選用簡化計算方法是鐵路橋梁體外預應力加固需要解決的問題之一；再者，體外索力設計值的大小必須滿足橋梁的剛度和變形性能，但對使用階段存在裂縫的混凝土橋梁，在體外索力和荷載作用下的剛度因裂縫閉合、張開而發生變化，這使得上拱度和撓度的計算復雜化，因而將剛度視作恒定值造成體外索力檢算上出現較大的誤差。

體外預應力錨具及索體結構存在的問題

首先，在橋梁進行體外預應力加固法時，我們要明確它是由體外索和錨具等工具組合起來的工具，所以在實際施工過程當中容易出現錨固質量問題，比如錨固滑絲、斷絲等現象，這些問題都對施工質量和安全有著很大的影響，因此在施工之前要對施工工具、人員技術進行整體培訓提高；另外對于上述提到的體外索、錨具等工具不能從不同生產廠家進行采購，這樣能夠保證質量的統一化。

其次，在橋梁體外預應力加固法時要保證施工工藝正確，比如保證錨具橫截面以及支撐面與體外索方向垂直，這樣能夠保證錨具的受力均勻，雖然在實際加固過程中會出現一定的誤差，但是主要取決于施工工人的施工水平，所以偏差不大可以忽略；另外在加固過程中由于固定式錨具在安裝完畢后無法自動調節，容易出現因為受力過大發生折彎現象，影響加固質量，所以對于這些錨具要經常性檢查，保證其施工質量。

最后，在鐵路橋梁當中，對于承載力較大的橋梁進行加固時一般會在錨固裝置支持面設置千斤頂張拉裝置，提高加固過程中橋梁的承載力，但是對于T型簡支梁來說，由于空間狹小，不足以安防千斤頂，因此當錨固點設置在梁端時造成無法張拉。

對錨固裝置與混凝土梁體的錨固連接性能研究不足

對于橋梁外預應力加固法來說，體外索與混凝土梁體的連接是它的關鍵性指標，也是體外預應力施工的主要部分，所以如果在施工過程中發生承載力不足等現象，就會給施工人員帶來巨大的施工施工，故一定要保證加固結構的安全可靠。

橋梁預應力加固法關鍵技術

體外預應力加固體系設計原則

橋梁體外預應力加固法的設計必須要結合我國的鐵路運輸特點，同時還要同我國已有的橋梁結構相結合，結合這些要求，我國橋梁體外預應力加固法的設計原則主要有兩個方面：

第一，橋梁體外預應力加固法在安裝過程中應該保證安裝過程的迅速，特別是在鐵路橋梁施工過程中，因為鐵路橋梁對于運輸的影響很大，對于運輸單位經濟效益影響也很大，所以在進行橋梁體外預應力加固法設計的時候必須要考慮到施工期間對于鐵路運輸以及經濟效益的影響，如果時間過久，就會帶來比較大的負面影響，那么這種加固方案設計也肯定不會被建設方所接受。

其次，橋梁體外預應力加固法應該盡量避免采取大型機械，一方面是因為施工成本的影響，最主要是對已有橋梁結構的一種保護，通過采取小型化或者組合型施工機械，能夠加快施工進度，是施工操作變得簡單起來，這也是橋梁體外預應力加固法的主要原則之一。

體外預應力體系錨固點位置

通過上述分析我們了解到了橋梁體外預應力加固法的設計原則，那么在實際施工過程當中有些具體的加固位置需要我們注意，下面我們就逐一進行分析：

首先是梁頂錨固，一般錨固位置位于橋面板或者是橋梁頂端，通過橋梁或者梁端的混凝土來承受外部的荷載，這里需要我們注意，如果錨固點位于后者，也就是梁端時，在施工過程中需要較長時間的交通阻礙；

其次是腹板錨固，與梁頂錨固不同，腹板錨固主要通過梁體之間的承接來傳接外力，接觸部位的結構主要承受剪切應力和拉應力；

最后就是兩端錨固，一般梁端錨固是位于梁端腹部下部，通過鋼板與混凝土的高強度連接來承擔外部荷載；或者依靠梁端混凝土的抗壓能力來承擔外部荷載作用。

上述三種方法是橋梁體外預應力加固法當中的一些主要加固位置，對比來看，從加固效果方面是梁端以及腹部加固更具優勢，主要原因是錨固點在梁端或者腹部時，其處在梁體剪切應力最大區域內，這樣一方面能夠提高鐵路橋梁的荷載承載極限狀態，另一方面還能夠便于安裝施工，加快施工進度。

綜上所述，橋梁體外預應力加固法對于橋梁承載力不足的問題進行比較有效的解決，本文通過對橋梁體外預應力的關鍵技術以及問題進行了分析，提供了相應的技術方案，旨在為相關橋梁施工專業提供可以參考的理論依據。

（作者單位：湖南順天建設集團有限公司）