連續梁橋體外預應力加固體系的力學分析理論

摘 要：首先對連續梁橋體外預應力約束了外界條件并闡述了適用情況，依據連續梁橋加固的特點進行了原理計算，分別對加固體系的設計內容計算等各類計算，證明出體外預應力加固非常有效的主動加固方法，能提高結構承載能力、改善跨中下撓狀態和增大主梁壓應力儲備等優點普遍應用與工程實際當中。

關鍵詞：連續梁橋體；外預應力；加固

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.112

1 體外預應力加固方法及適用條件

由于體外預應力受外界條件約束不能施加過大的預應力，所以產生的內力是有限的，依據待加固構件的尺寸、形式及體外預應力筋設置形式的不同而有所差異[1]。無粘結預應力筋施加構件上的體外預應力可按偏心受壓構件計算原理估算體外預應力所產生的應力強度及承載能力[2]。

體外預應力加固橋梁主要適合于以下情況：

（1）在正常使用荷載下，橋梁抗彎、抗剪能力不足或原構件剛度不滿足要求致使橋梁表面裂縫現狀不滿足規范要求；

（2）正常使用荷載下，大偏心受拉或受壓構件，由于外界環境作用、使用時間過久等因素造成的受拉區裂縫現狀不滿足規范要求；

（3）橋梁檢測中發現構件控制截面應力及撓度校驗不滿足規范要求，體外預應力加固法在不改變橋梁結構的前提下可提高橋梁的承載能力；

（4）由于交通量較大或通行車輛等級較高，與原橋設計時需求不一致，需要對現有橋梁進行提載加固時，可采用該方法對構件進行提載加固。

2 連續梁橋體外預應力加固方法及特點

預應力混凝土連續箱梁橋，由于其自身構造箱內空間較大的特點，體外預應力加固便于施工操作，常采用體外預應力加固法對該類橋梁進行加固。應用鋼絞線、鋼絲繩、高強鋼絲等材料布置成直線形或折線形加固跨中下撓較大的預應力混凝土連續箱梁橋。

3 持久狀況正常適用極限狀態驗算

對于預應力混凝土構件舊橋加固時，承載能力極限狀態驗算、抗裂驗算、撓度驗算綜合結果才能反映出橋梁病害及加固情況。

（1）抗裂計算。計算項應力方向相同時取正號，相反時取負號，正號為壓，負號為拉。

體外有效預加力對原配預應力筋產生的應力：

─原預應力筋與混凝土的彈性模量之比，即。

①正截面抗裂計算。

②混凝土主拉應力最大的截面。其中汽車荷載不計沖擊系數。 （2）撓度計算。根據結構及荷載形式按結構力學方法讀取受彎構件剛度值，采用等效預加力方法計算由體外預應力作用產生的撓度影響，運用電算法計算，算出的撓度以毛截面的剛度得到。

現階段對預應力損失的估算有三種可行辦法，分別為：綜合估算法、分項計算法、精確估算法。綜合估算法即依據類似加固構件，加固使用后所產生的。

體外預應力加固時預應力由于力筋與轉向裝置之間的摩擦引起的損失可按《公橋規》（JTG D62-2004）規定的進行計算。

（3）預應力筋松弛引起的損失。

該損失可按《公橋規》（JTG D62-2004）計算求得，對預應力鋼絞線、鋼絲計算公式：

（4）。由于待加固橋梁使用年限已久，絕大部分混凝土的收縮與徐變：

4 預應力筋應力增量計算方法

原理相似，經過近50年的試驗與實際應用研究無粘結預應力增量計算如下。

（1）美國規范中對無粘結預應力筋應力計算。

（2）加拿大規范中對無粘結預應力筋應力計算。A233—M94中對于無粘結預應力筋應力計算有了進一步的研究，為了確保數據應用于實橋時的安全性，并基于塑性鉸理論對普通鋼筋作用、體外預應力、混凝土強度乘以一個小于1的折減系數進行修正。

矩形截面：

（3）Haralji鋼絞線應力計算模式。通過對實際橋梁加固后的數據分析及參考跨高比對預應力筋的影響之后依據Knaj的研究，得出應力增量隨跨高比增加而降低，公式為：

5 結束語

此文章分析總結了目前體外預應力加固技術進行橋梁加固時應用的預應力張拉控制應力、預應力損失、預應力筋應力增量計算公式。且該加固技術以其施工方便和經濟高效的特點，在實際加固工程中已經得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1]陳陶.淺析公路橋梁施工中體外預應力加固技術[J].中國高新技術企業，2016（01）：105-106.

[2]汪益林.預應力混凝土施工技術在連續剛構橋中的應用[J].中國高新技術企業，2016（03）：95-96.

作者簡介：馬科萌（1990-），女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，助教，研究方向：工程應用材料。