橋梁預應力加固技術的應用綜述

李恒江

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400041 )

橋梁預應力加固技術的應用綜述

李恒江

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400041 )

隨著生活水平的提高，人們的車輛數量明顯增加，這對原有橋梁的質量提出了新的要求，越來越多的橋梁不適應交通的需求，橋梁加固變為一個亟待解決的問題。20世紀最具有創新性的思維是預應力技術的提出，橋梁預應力加固技術在橋梁維修加固中的應用，更具有為特殊重要的意義。橋梁維護、橋梁檢查工作在近來預應力加固應用是非常廣泛的，采用高強度的鋼絲對橋梁體進行預應力加固，用這種加固方式來防止橋梁出現橋梁體裂縫。因為自重較輕、安全可靠、操作簡單、作用明顯、造價低廉等因素使得橋梁預應力加固技術在橋梁工程領域特別是在加固方面發揮著巨大作用。

預應力；加固技術；橋梁；應用

1 引言

隨著我國經濟飛速發展，車輛數量急劇增長，路橋承載能力面臨巨大挑戰，由于施工質量、自然或人為、材料老化等因素的影響，現在有很多橋梁都急需加固。對一般簡單的橋梁加固技術已經不能滿足人們對橋梁的需求，因為預應力技術材料其自身質量不重，可以有效減少橋梁自重的應力，可以從本質上解決應變滯后的問題。橋梁預應力加固技術基本上已經解決了很多問題，可以說預應力加固技術在橋梁工程中的應用更有實際意義。這種技術主要是針對橋梁結構出現的問題并進行加固，橋梁的布置特點和抗彎承載力的要求決定了預應力筋的多少，橋梁預應力加固技術基本上是滿足條件的，是可以在橋梁工程中應用的。

2 預應力加固技術的工作原理

橋梁預應力加固技術與廣義的橋梁預應力技術是不相同的，它不是全預應力，只是加了一部分預應力在上面，屬于部分預應力。因為橋梁結構自身混凝土體積大，重量也很大。 一般情況下都會施加一個荷載，后加補強材料只承擔車輛通過的活動荷載，因此后加補強材料作用會延后，在一些極限狀態下作用不是很大。其工作目的是不讓橋梁結構繼續開裂下去， 或者讓已有開裂保持不變或者讓開裂變小，以讓整個橋梁結構保持穩定；也是為了讓橋梁不發展新的裂縫。橋梁受力狀態由三個因素決定，分別是作用荷載產生的彎矩、材料截面的幾何特性和主梁材料的剛度強度柔度。其中，荷載作用力包括永久荷載和可變荷載兩部分，分別來自于橋梁自身重量、流動車輛荷載和人群荷載；幾何特性包括慣性矩、截面積和界面中心位置以及幾何抗彎彈性模量幾個特性。在橋梁工程中，給橋梁加固可以增加橋梁的剛度，可以增加橋梁的使用能力，可以增加橋梁的耐性。橋梁預應力加固結構體系：（1）體外預應力加固體系。（2）高強預應力復合纖維加固體系。（3）有粘結預應力加固體系。

3 體外預應力加固所用材料

在體外預應力加固技術中，施工比較方便，橋梁裂縫也比較明顯，儀器容易檢測，碳纖維是一各很好的材料，自重輕，造價低。因此預應力碳纖維板加固技術是很好的一種技術，是一種很有潛力的技術。最近大家都用這種技術，有愈演愈烈趨勢。和傳統的橋梁預應力加固技術相比， 碳纖維板具有下面的優點：

（1）碳纖維板強度遠遠超過鋼材的強度，而且自重小很多。

（2）耐腐蝕性能遠遠超過鋼材性能。

（3）非常容易形成有粘結預應力加固。

（4）預應力碳纖維板材疲勞性能、低松弛性能非常優異。

由于以上原因，在體外預應力加固中用碳纖維板來做橋梁加固是可行的，也很有可能是未來的發展方向，因此，有很多橋梁預應力加固橋都采用碳纖維板來做，據有資料顯示，國內的橋梁預應力加固有約20座的橋梁是用碳纖維做的，這種技術在橋梁中運用得越來越多。

4 體外錨固FRP帶預應力加固方法

纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,簡稱FRP,FRP復合材料是纖維材料與基體材料（樹脂）按一定比例混合后形成的高性能型材料。這種材料不通電，很安全的使用，回收利用比較少，不怕疲勞使用，在機械方面，強度很高，硬而質量輕，FRP一直都在實驗室中進行，經過這么多年的發展進展依然不大，就是因為不能找到適用于現場的FRP的錨具和夾具。但這個卻是橋梁預應力加固的關鍵技術，波形齒具錨的運用就解決了這個片材的錨固問題。該方法運用兩端夾緊，再中間固定，讓FRP材料不得不伸長而產生橋梁預應力。這種方法不需要特定的張拉設備，大大的提高了加固的具體效果，操作十分簡單。

將FRP簡單的貼在橋梁結構的表面，并加固，但構件到破壞時，FRP中的片材預應力依然比較小，材料不能充分發揮出它的性能，強度不能夠表現出來，在現實橋梁工程中，加固橋梁構件上都會存在一點初始應力，如果還是采用一般的FRP片材加固方法，在二次受力中它的應力就會變得遲緩很多，加固效果就不太顯著了，為了充分利用FRP高強度的性能，取得很好的效果，這種加固技術就顯得很重要了，很有價值了，通過對FRP片材進行預應力張拉，可以大大推遲裂縫的發展速度，有利于緩和裂縫的寬度，在一定程度上也能減小裂縫的開口。減小橋梁結構的撒撓度，減小橋梁內部鋼筋的應力應變，這樣就可以提高橋梁的承載能力，增加它的性能，讓它的使用壽命變得更長。但FRP片材經過這么多年的發展，還是停留在實驗室的階段，就是因為沒有解決橋梁兩端錨固的問題，只要把這個問題給解決發，就能很快的運用在橋梁工程中，因為預應力會讓FRP片材兩端引起端部剪力集中，造成對混凝土的局部破壞，讓鋼筋還沒充分發揮出它的優點混凝土就徹底壞掉了。

5 討論

成敗被細節決定，只有嚴格控制過程，堅持質量標準，做到施工過程程序化、施工管理過程化、施工程序精細化，實行施工機械設備、施工技術與工藝等施工要素的精細化管理，才能使橋梁工程質量得到完善、得到更好的保障。建立一個健全的橋梁養護、更好的加固組織機構。橋梁預應力加固量大面廣，橋梁管理部門眾多，責任和利益關系復雜，必須加強各類組織機構的管理和實施，確保其加固工作具體化、正常化。確保橋梁加固信息渠道暢通。橋梁預應力加固信息化十分重要。及時發現問題，及時溝通信息，及時處理問題是保證橋梁正常、安全使用的關鍵因素。

6 結語

通常的橋梁預應力加固方法不能解決根本問題，加強板間橫向聯結性能，是一種更徹底更容易的減少組合式梁橋的后期病害解決方法為確保檢測結果的有效性，試驗還應經常利用技術手段，如采取對，設備比對，以及進行盲樣檢測，留樣檢測等方法驗檢測工作的準確性，確保檢測工作公正可靠，檢測數據準確有效。近年來，橋梁預應力加固技術已經普遍應用于橋梁建設的加固施工領域，與橋梁施工工藝有機結合，形成了各種特色高效的橋梁施工方法。橋梁預應力加固的加固在舊橋拓寬加固改造中，可以有效消除裂紋和不均勻下沉、溫度改變等問題；在新橋梁的假設中，由于橋梁預應力加固自身具有造價便宜、方便，節省材料等特點，可以推進一批新式橋梁結構的出現。在具體的施工方式或施工工藝選擇中,應考慮到實際的經濟效益。

[1]李海洲.淺談路橋施工中體外預應力加固法的工程應用[J].科學之友， 2010.

[2]黃運才.淺析公路橋梁預應力加固及真空壓漿技術[J].科學之友：

[3]朱典文,唐小兵,張萬平.橋 梁結構的體外預應力加 固技術U].交通科技,2002,( 06)： 35一 41,

[4]盧文良，體外預應力加固鐵路混凝土梁設計方法，北方交通大學學報，1999，23(4)：12一18.

[5]趙強.體外預應力加固法在梁式橋加固中的應用研究，昆明，昆明理工大學，2005.

[6]劉能文，張愷，劉慶仁碳纖維加固技術在橋梁補強1程中的應用.第一屆全國土木工程用纖維增強復合材料(FRP)應用技術論文集2002.

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