梁式橋梁加固體外預應力技術應用

鐘海彪 饒莉

摘 要：對于梁式橋梁而言，在運行一段周期之后就會受到車輛荷載環境因素的影響，整體性下降不利于車輛的安全行駛。因此為了能夠提高梁式橋梁的整體安全以及穩定性，需要采取加固技術提高橋梁結構的安全性。文章聯合實際以體外預應力技術為研究背景，在分析體外預應力加固技術應用優勢的同時，對該技術在梁式橋梁加固過程中的應用情況進行分析。

關鍵詞：梁式橋梁;體外預應力;技術應用;分析

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A

0 引言

體外預應力結構在法國最早出現，并成為后張預應力體系的重要分支。 作為一種位于構建主體截面以外的預應力束，能夠對構件施加一定的壓力。換句話說，是一種典型的主動加固體系。從體外預應力體系的構成情況來看，其中涵蓋了預應力束主體、體外預應力錨固系統、轉向塊節點和轉向器構造裝置以及減震裝置和定位構造等方面的內容。

1 體外預應力加固技術

1.1 體外預應力加固技術的優勢

（1）作為一種典型的主動加固法，體外預應力加固相當于在原有的構建基礎上實現的一種全新加固方式。通過施加一套恒載或活載產生的相反效應力，使得結構附加重量增加降低。能夠從源頭上將構建的承載能力提升，從而避免出現嚴重的橋梁變形，并合理控制裂縫的發展速度。

（2）整體的施工工藝趨于簡單， 不需要額外增加內部管道。基于原有結構基礎， 能夠實現快捷方便的預應力束固定。極易控制加固塊件的制作質量， 具有方便的安裝張拉效果。由于設備簡易，投入人力資源較少。加上較短的施工工期，不易受到外界因素干擾，因此具有良好的經濟效益和社會價值。

（3） 隨時調換體外索，并具有相對方便的檢測維修過程。由于在梁體外面布置預應力，因此給未來的檢修工作提供更多的便捷。與此同時，也能夠實現有效的橋梁健康檢測，關注橋梁的變形程度。

（4）混凝土截面和體外預應力筋的變形存在著不和諧的現象。考慮到預應力束的應力按照其自身的長度方向均勻分布，整體的變化幅度偏小，可以有效控制原結構的裂縫，使得裂縫能夠實現充分閉合。

（5）面對數百米長的體外預應力鋼束，需要采用連續跨布束進行結構的強化，進而提升結構的穩定性。基于靈活的預應力鋼束布置，可以對橋梁進行局部加固。

（6）至于箱梁結構，梁體內部空間會布置體外束，不會給原有的結構造成損傷，甚至不會給橋下凈空帶來影響。

（7）按照直線或者折線布置體外束，確保束形簡潔。結構和體外預應力鋼束之間在轉向塊與錨固區緊密相連，形成了相對較小的摩擦范圍。所以整體的預應力損失相對較小，提升了材料的應用效率。由于與原結構并無存在著粘結，不會造成較大的應力變化值，有利于結構整體的受力。

1.2 橋梁體外預應力加固適用性

（1）梁體的正截面整體的抗彎承載力較小，甚至會受到拉區鋼筋的銹蝕影響。（2）不足的梁體斜截面抗剪承載力。（3）不足的梁體抗彎曲程度會引發原梁撓度超過規定的要求。（4）偏小的剛度會使梁的受拉區裂縫寬度超過指定水平。

2 工程基本情況

某橋梁工程建于2005年，該橋是一座典型的預應力混凝土T梁大橋，其結構為先簡支后連續。其上部是由五片T梁共同組成，梁體的高度為1.5 m，其基本跨徑為29.6 m。從主梁的選材來看，選用的是C30混凝土、鋼筋的型號為HRB335。預應力筋是Φ15.2。在原有的設計荷載等級中，其等級為一級。

3 體外預應力技術的概念和應用狀況

3.1 體外預應力技術

所謂的體外預應力結構，它通過自身應力來實現荷載力的抵消，進而達到平衡荷載的目的，為最終實現荷載有效轉移奠定堅實的基礎。在整個平衡體系中，會將其中的一部分力施加在結構上，另外一部分則來抵消相關的荷載。具體情況見圖1。從圖1的情況來看，其主要的加固方式為直線束與折現束這兩種。由于布置形式和鋼束受力方向的差異，這兩種加固方式存在著功能的不同。首先，折現束用于腹板的加固，可以保證腹板的抗剪承載力。與此同時，也會提升底板的抗彎承載力。至于直線束，其主要功能是將底板抗彎承載能力提升。

3.2 設計體外預應力加固方案

結合應力測試效果，我們發現跨中應力整體的跳躍性較大。從側面表明，原來的設計預應力度存在著明顯的不足，所以要對相關的預應力進行補充調整，使其達到最初的設計狀態。

4 施工工藝和相關技術

在對T梁進行加固的環節中，體外預應力結構發揮著重要的作用。考慮到預應力度相對較大，假如整體的集中力較大，甚至出現了力矩偏差，這樣會使預應力筋線型布局不合理。進而造成受力異常，直接給整體的預應力體系帶來不同程度的影響。所以在應用體外預應力結構的過程中，要從施工工藝出發做好控制，并及時分析相關的技術。

（1）施工工藝。作為橋梁設計思想的基礎內容和根本保證，簡單易行的施工工藝可以推動整體工程的進度。所以要保證體外束的應力線形與轉向塊的運行狀況，進而達到良好的支撐條件。

1）全面檢查預應力鋼絞線的進場狀況，結合設計資料進行編號、下料;2）參考設計圖紙內容將錨固塊和轉向塊進行安裝，并將其中心在同一豎直平面內進行設置，避免因預應力作用產生水平方向的分力，會給整體的結構安全帶來影響;3）等到所有的內容檢查無誤之后，才能夠進行下一階段的預應力束安裝工作。分別按照要求設置固定端和張拉端;4）安裝預應力束結束之后，應當及時校準張拉設備，按照相應的順序逐步推進。

（2）在對T梁加固的環節中，首先會使用施工關鍵技術。特別是在安裝錨固塊、張拉體外預應力束、加固體外預應力等方面都有著重要的影響。所以應該按照要求做好技術的分析，并及時進行論證，進而形成體系完備的體外預應力施工檢測標準，進而達到良好的加固效果。

1）安裝轉向裝置。借助體外預應力束對T梁進行加固時，為了能夠更好的提升體外索加固的性能，應該選擇合適的組成構件，其中，專項設置尤為重要，它會給整體的加固效果帶來不同程度的影響。所以在設計專項專治的過程中應當隨時關注整體的位置精度，做好服役期間的各項防護工作;2）安裝錨固塊。從體外預應力束的加固情況來看，錨固塊發揮著重要的作用。結合各自的分工差異，可將其分為張拉端與錨固端兩類。安裝錨固塊的過程中，需要在指定的位置上鉆孔，依托高強螺栓實現錨固處理。在確保安全服役的同時，也不會給梁體帶來不同程度的影響;3）控制預應力張拉過程。體外預應力與傳統體外預應力張拉類型相似，都需要借助千斤頂進行張拉處理。考慮到兩種的張拉力存在差異，需要將其張拉程度控制在50%左右。在張拉的環節中，錨固塊與轉向裝置控制整體的方向。加上懸空的布局狀態，很難削弱振動問題。所以在張拉的環節中將張拉速度進行控制，消除預應力束帶來的影響。

5 評價加固效果

從加固效果評價來看，是檢驗加固方法是否符合實際情況的關鍵內容。所以，T梁借助體外預應力加固所產生的效果可以通過荷載試驗進行適當的評價，具體情況詳見下表。

通過表1數據分析可知，通過體外預應力的增加在一定的程度上對主梁結構的客觀承載能力提高有重要的作用，不僅能夠將抗彎承載力的強度提升了81%，同時在處理的階段中還可以改善對跨中撓度，實現了大幅度的擾度控制，橋梁結構的穩定性能夠在一定的程度上得到一定的施加提高整體性能。

6 結語

對于梁式橋梁而言，在服務年限不斷增長的階段中橋梁結構預應力構件難免會出現饒度過大、裂縫以及預應力效果過度損失等病害問題。所以對預應力結構進行綜合加固研究已經成為當前領域人員的關注重點。因此在梁式橋梁加固的階段中，采取體外預應力技術可以提高橋梁結構的安全性及穩定性。在本文研究中，對橋梁加固前后的荷載實驗進行了總結對比分析，實踐可知體外預應力加固的效果比較顯著，具備一定的適用性可以給此類工程奠定良好基礎。

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