橋梁加固工程中體外預應力技術的應用分析

劉德成

湖南省第二工程有限公司，湖南長沙 410000

體外預應力作為橋梁加固工程中的主要技術手段，具有很好的施工效果，其優(yōu)勢在于在加固施工后不改變橋梁的基礎結構，并提高橋梁的承載能力，從而達到改善橋梁結構安全性能的目的。我國橋梁建設中有許多已經歷經時間的洗禮，有些在長期的使用過程中都受到了損傷或產生病害，導致橋梁的使用性能與功能的下降。為了能夠提高橋梁的使用壽命，保證使用年限，需要以加固工程的技術手段增強其實際作用，體外預應力技術的應用便能夠獲得較好的效果。

1 橋梁加固工程設計的原則

1.1 實際情況的檢測

橋梁結構的加固有不同的類型，需要根據(jù)橋梁結構實際情況進行區(qū)分，以使用功能加固為目的、以承載力加固為目的、以耐久性加固為目的，這三類情況所應該進行的橋梁加固是不同的，需要在進行加固工程設計之前進行現(xiàn)場的檢測與分析，對橋梁的受損程度與病害情況進行檢查與分析，并對具體原因進行歸納，通過評價與數(shù)據(jù)處理，找準橋梁結構加固的目的，才能進行針對性的施工。

1.2 橋梁加固設計時應結合加寬設計進行

橋梁加固工程中對于加寬設計應盡量同步進行，但橋梁加寬的寬度不多時，可以使橋梁盡量與加寬部分結合，通過加寬設計，能夠分散橋梁的負荷，從而增強加固作用。一般情況下，橋梁的加固工程中都會伴隨加寬設計，需要在施工時嚴格規(guī)范加寬寬度，避免新舊橋銜接不合理問題出現(xiàn)。

1.3 多種加固補強法同步進行

橋梁結構的加固方法可以分為兩類，一類是對橋梁截面尺寸與配筋的加大，這種方法能夠對橋梁承重薄弱的構件起到加固作用，從而保障橋梁結構的加固目的。另一類是通過改變橋梁結構的體系，以調整橋梁結構內力的方式減輕橋梁的負擔，降低橋梁負荷，從而達到加固補強的作用。

2 體外預應力加固技術的原理

橋梁體外預應力加固技術在橋梁的多種加固技術中屬于主動加固法，通過新舊混凝土結合的方式達到對橋梁結構加固補強的目的，能夠改善并提高橋梁的承載能力，并且在針對橋梁上部結構的應力與變形時使用體外預應力技術能夠獲得更好的實際效果。體外預應力技術運用與橋梁結構加固中，需要考慮橋梁混凝土結構，當橋梁原有的混凝土結構發(fā)生變形時，通過體外預應力技術進行的加固，應在不改變橋梁原有結構與混凝土結構的情況下，增加一部分的混凝土用料。這是由于新增的混凝土與原有的混凝土構件的變形不同。而當原有的混凝土結構受到破壞時，盡管無法使新增的混凝土也處于極限的狀態(tài)，但隨著混凝土的加入會增加原有構建的應變力，混凝土的整體性也會受到加強。總的來說，通過體外預應力技術的使用，能夠加強新澆筑的混凝土抗剪切強度，并且當原有混凝土與新加入混凝土結合時，結合面的抗剪切強度是較小的，在施工過程中需要對加固技術進行具體的計算，以配置鋼筋等方式來增加結合面的抗剪切承載力，從而有效保障橋梁結構的加固質量與安全穩(wěn)定性能。

3 橋梁加固工程中體外預應力體系的施工工藝特點

體外預應力技術在橋梁加固工程中的優(yōu)勢明顯，能夠在不改變橋梁原有結構狀態(tài)的同時促進橋梁承載能力增加，這種方式對于橋梁結構的改變較小，還能夠增強橋梁結構的安全性能。體外預應力技術的使用使得結構應力的狀態(tài)主動改變，在橋梁加固效果上更為明顯。

3.1 體外預應力技術的特點

由于橋梁結構的加固會根據(jù)橋梁結構的損傷與病害程度而不同，因而在橋梁結構的加固技術選擇上需要以能夠靈活布置的技術為主，所采取的加固措施也應該能夠根據(jù)加固情況而改變。體外預應力技術具有這種優(yōu)勢，能夠根據(jù)損傷與病害的部位加強處理力度，對其余部位的處理力度適當減弱，具有較好的靈活性；橋梁加固工程技術中使用的施工工具需要有一定的連接特性，體外預應力技術中體外索與錨固位置結合連接，能夠在連接結構上降低摩擦阻力的損失并分散由于荷載形成的應力，將其分散于應力筋的全部長度上。這種方式進行的連接結構產生的應力變化值會較小，不僅能夠提高體外索的利用率，還有利于增強受力結構；一般來說，錨固與轉向構件間的結構比較靈活，能夠根據(jù)施工特點進行多種變化，在橋梁加固工程中設置這類結構，能夠保護橋下的凈空、跨進與橋梁結構的美觀；與其他的橋梁加固技術相比，體外預應力體系的自重較小，不需要采取另外的措施對下部結構進行加固措施，提高施工效率的同時也減少了施工成本；體外預應力技術中對于預應力施加的程度應結合索力進行增減。

3.2 施工技術結合橋梁病害進行針對性設置

橋梁加固工程中使用體外預應力技術能夠獲得較好效果，但也需要對施工技術進行合理運用。在橋梁加固施工工程進行的期間經常需要對應力結構進行設置，一般常見的設置類型有頂板體外索、腹板體外索、底板體外索、通長索等。以通長索的設置方式能夠形成空間曲線，借助轉向進行多點傳力，可以很好地達到改善整體應力結構的目的，從而提高橋梁的體外預應力儲備。

3.3 體外預應力施工技術的缺點

體外預應力在橋梁加固工程中具有一定優(yōu)勢，同時也有其自身的缺陷。首先，體外索作為體外預應力技術的關鍵材料，長時間暴露于施工結構之外，容易造成腐蝕生銹，需要采取適宜的防腐措施，減少體外索受損；其次，錨固與轉向結構產生的應力容易集中于一處，這對錨固與轉向構件的施工產生了新的要求，需要通過科學的技術手段減少應力集中的情況，但同時也會加強加固技術的施工難度；最后，體外預應力技術的使用中對于錨具與夾片施工的要求較多，又受到體外索張拉力不強的影響，使得鋼絞線的強度很難發(fā)揮，從而導致錨具與夾片的施工受到影響，產生更為嚴格的要求，造成體外預應力技術的難度上升。

4 橋梁加固工程中體外預應力加固措施

4.1 下?lián)问筋A應力拉桿加固法

橋梁加固工程的類型不同，加固技術的使用也會不同，當橋下凈空條件適宜的情況下，可以采取梁下設置預應力拉桿體系的方式加固橋梁結構。采用這種技術需要施工人員將粗鋼筋錨固到橋梁一端的橫隔板上，改變支撐點的位置，從而調整拉桿上的拉力，達到橋梁所需的承載力。針對張拉力可以采取不同方法。一是采取橫向收緊張拉法。由施工技術人員將粗鋼筋分兩層布置于橋肋底面兩側，在靠近橋梁端的位置適當彎曲并固定。在這個過程中，粗鋼筋充當拉桿，固定位置需要與橋梁端的鋼制錨固板緊密連接并焊接在一起。為了能夠在梁體位置形成相應的預應力，需要在粗鋼筋彎曲的位置以短鋼筋形成支撐，并在縱向位置按照間距設置撐棍與螺栓，最后加以收緊器的使用，能夠很好地使拉桿橫向受緊并受力，產生預壓應力；二是采取豎向頂撐張拉法。這種方式一般作用于橋端底部，在底部設置U型鋼錨固板，并設置拉桿，將拉桿焊接與U型鋼錨固板上。另外，在梁跨徑處與徑中需要設置張緊夾具，以便向拉桿施加預應力，張緊夾具可以安裝于梁腹或承托架之上，但拉桿滿足設計應力值后可以進行固定，固定的方式一般采用鋼筋混凝土墊塊，將拉桿與梁底面維持于契合狀態(tài)，這樣能夠獲得較好的張拉力。對于張緊夾具與承托架等的防銹工作需要及時到位，避免產生腐蝕生銹，造成損害。

4.2 體外預應力鋼絲束加固法

針對橋梁上部結構的加固，可以采取鋼絲束加固法，在技術手段上，需要沿著梁肋側面以曲線形設置預應力鋼絲束。但是鋼絲束的位置確定有一定難度，為了能夠根據(jù)曲線的線型進行鋼絲束的固定，需要在梁低設置定位箍圈，一般將間距設置為0.5～1m范圍設置箍圈，同時也可以采用在梁肋側面埋設定位銷的方式進行定位。在鋼絲束的使用時，兩端的頭需要從梁端翼緣板上的斜孔中穿過，最終達到梁頂錨固位置。由于鋼絲束材料容易出現(xiàn)腐蝕生銹，因此，需要對鋼絲束增加保護導管，或在張拉后利用混凝土漿進行包裹。

5 結語

體外預應力作為橋梁加固工程施工技術中較為靈活的一類加固技術，與其他的加固技術相比，不僅能夠主動將結構的應力狀況進行改善，還能有效提升橋梁結構的安全性。該技術應用于橋梁加固工程中具有較好的發(fā)展空間與應用前景。盡管體外預應力施工技術有其自身缺點，但在具體的操作過程中，能夠通過實際的方法得到適當?shù)慕鉀Q。并且從體外預應力的實際應用技術而言，下?lián)问筋A應力拉桿加固法與鋼絲束加固法都能夠起到很好的加固補強作用，為橋梁加固工程提供技術手段，增加橋梁加固工程的穩(wěn)定性與耐久性。