混凝土橋梁加固預應力技術應用

文 / 景德鎮市公路事業發展中心樂平分中心 王慧玲

以預應力加固技術為研究背景，對該技術在混凝土橋梁加固工程實際應用要點研究。首先闡述混凝土橋梁結構特點，其次在分析混凝土橋梁病害問題及原因同時，提出了以改善混凝土橋梁結構病害問題的被動加固法與主動加固法。而此類加固方法技術成熟且易于操作，能夠有效提高橋梁結構承載力，可普遍應用到不同類橋梁加固工程中，值得推廣使用。

引言

預應力加固技術具備加固性能強、操作方便等特點，將其應用到混凝土橋梁加固工程中能夠提高橋梁結構承載力，對保證橋梁結構穩定性與安全性有促進作用。

預應力混凝土橋梁特點

在當前階段，預應力混凝土技術在許多場景中得到了廣泛的應用，尤其是體現在橋梁建設的環節中。我國預應力混凝土在上個世紀30年代就已經出現了，并在50年代得到了廣泛的普及和應用，尤其是在預應力混凝土結構的橋梁應用中發揮了應有的優勢，主要體現在以下幾點。

較大的結構剛度

在橋梁建設的環節中，由于整體的荷載量變化，相對較小，尤其是在建設完成之后，因為橋體自身的自重和車輛荷載量的變化，會造成橋身的整體變化，影響到橋身的繞度，尤其是在難以控制繞度的情況下，引起橋身嚴重變形。在橋梁工程中，預應力混凝土結構能夠做好自重荷載量的控制工作，把握各項荷載量的各項內容，尤其是等到各項施工結束之后，可以充分發揮預應力的優勢，降低饒度的產生，避免出現嚴重的形變，提升橋梁的安全性。

橋梁自重低

在進行預應力混凝土橋梁施工建設時，一定要結合材料的基本情況進行提前設計，按照混凝土和橋梁的內容進行選材，并在制作的環節中對混凝土的量進行有效控制。與此同時我們可以結合橋梁的設計理念，逐步優化預應力混凝土的結構。特別要選擇一些具有高性能的材料，避免預應力混凝土材料的自種情況。所以預應力混凝土結構橋梁建設的過程中，我們可以有效的選擇合適的方式降低橋梁的自重。

結構安全性能的強化

考慮到運用到了預應力技術在橋梁的施工環節中，我們可以消除橋梁結構的撓度變化，增強橋梁結構的穩定性和有效性。所以在預應力結構橋梁的應用環節中，我們可以保證安全性能的完全釋放。

施工效率與環保性能較高

在預應力橋梁結構的施工過程中，我們可以充分發揮原材料的優勢，避免出現嚴重的材料浪費。與此同時，我們可以保證整個橋梁性能的提升，做好基礎性的處理工作，避免因其他因素帶來的影響。

預應力混凝土橋梁存在問題和成因分析

和預應力混凝土橋梁相比較，整體的造價偏低，剛度相對較大，保證了整體的安全性和有效性，提升了整體的施工效率。由于橋梁自身結構的自重影響加上混凝土抗裂性能的弱化，使得混凝土橋梁出現了嚴重的開裂現象，甚至引起了較大的問題。因此，危及到橋梁的安全性能。

存在的問題

1.結構存在裂縫

作為一種典型的混凝土材料，經常出現裂縫是非常絕對的，不產生裂縫是相對的。預應力混凝土橋梁在裂縫產生的過程中，該裂縫會從微觀一直延伸到宏觀一個完整的流程。混凝土材料微裂有三種形式，分別依次是凍脹裂縫、水泥石裂縫和骨料裂縫。以上三種裂縫主要是以混凝土材料裂縫的形式進行區分的。預應力混凝土橋梁紅光裂縫存在于各項材料內部，甚至也會延伸到材料表面 。從預應力混凝土橋梁的情況來看，一定要隨時關注裂縫的產生，避免裂縫對預應力混凝土橋梁產生的改變，消除結構失穩帶來的影響。

2.增大結構撓度

所謂的撓度，主要指的是在受彎構件的作用下會形成豎直方向的形變。預應力混凝土橋梁一旦出現了撓度，從側面表明橋梁的結構，內力也出現了不同程度的變化。一旦橋梁的承受能力超過了混凝土的抗拉性能的時候，橋梁就會出現不同程度的裂縫，與此同時裂縫也會隨之擴大，造成橋梁內部的失衡。

產生的根源

從預應力混凝土橋梁裂縫產生的根源來看，可以分為內部和外部兩種原因，主要的還是由于預應力橋梁，因為受到荷載力的作用，導致整體結構的位移甚至產生嚴重的裂縫。在這個過程中，外部荷載量比如說像汽車環境變化、材料的收縮、橋梁沉降等所產生的荷載，都會給橋體本身帶來內力的變化，影響到最終的應力變化。產生不同程度的形變型變，一旦超過混凝土結構的自身結構力，就會出現不同程度的裂縫。預應力混凝土橋梁撓度的產生具有多種原因，由于長期的變化造成預應力失效。從預應力橋梁撓度變化的主要原因來說，剛度降低是導致所有問題的關鍵所在。一旦出現嚴重的裂縫開裂，就要做好非剛性的連接；其次是橋梁腹板出現了大面積的開裂，也會引起整個截面的剛度降低。

預應力混凝土橋梁的加固技術

預應力混凝土橋梁加固的基本原理

1.預應力混凝土橋梁加固力學特性

當荷載力在以上橋梁進行作用時，可以看出橋梁是一種純彎結構，它能夠承受上部荷載量對橋梁所產生的彎矩 。而在加固力學特性分析時，可以按照以下公式進行計算。

從應力產生的情況可知，橋梁在受力的過程中會發生不同形式的形變，主要是由于三個因素導致的荷載過程中產生的內力大小，橋梁主梁橫截面的面積直接對截面的幾何特性和材料的特性造成了不同程度的影響。一旦橋梁上部的荷載量增加時，會使橋梁的彎矩增加，造成不同程度的應力變化，一旦應力變化超過橋梁自身材料的特殊性是會造成橋梁自身的開裂，引起承載力下降等危險現象；與此同時一旦橋梁的使用時間超過一定的標準，材料會隨著時間推移導致材料性能的弱化，甚至引起應力能力的變化 。

2.預應力混凝土橋梁加固基本原理

從預應力混凝土橋梁的加固情況來看，可以從兩個方面著手，首先是從外因出發，完全改變橋梁的結構性能，保證橋梁的承載力符合要求。其次是從設計出發，按照橋梁的主梁橫截面面積，通過多種混凝土的噴射包裝形式，增強整體的強度；為了保證橋梁主梁的強度大小，通常會選擇碳纖維和環氧砂漿粘貼鋼板提升橋梁的強度。除此之外還要從內因角度著手，依托橋梁內力的調整，保證橋梁的承載力提升。具體來說可以將橋梁的原有結構進行改變提升橋梁的荷載量，一般從純彎曲結構全面改變為彎壓結構，消除橋梁主梁承受的彎曲影響。

預應力混凝土橋梁被動加固法

1.粘貼鋼板或碳釬維布法

選擇合適的鋼板和碳纖維布進行加固處理，因為這些材料屬于高強材料，能夠保證橋梁的剛度提升至最高水平。在橋梁加固的過程中，要及時張貼材料，保證受拉區域和受力薄弱節點的穩定性，更好地提升橋梁的整體承載力。這種加固方法的優勢，明顯可以維持橋梁結構原有尺寸截面的穩定性，同時通過全面有效的施工方法和施工技術，更好地提升施工效果。所以這種加固方法是整個預應力橋梁加固過程中最佳科學和有效的方法。

2.增大截面與配筋法

在原有橋梁主梁的截面下增大橫截面積和配筋，法是一種能夠達到良好受力狀態的方法，可以避免在受力過程中產生嚴重的彎矩，進而達到減少應力的效果。這種加固方法的加固原理非常簡單，具有良好的優勢，尤其是在橋梁加固的過程中，可以搭設良好的架體，維持整體的穩定，保證整體的工作量符合規范。

3.結構受力體系法的改變

在加固結構受力體系法的過程中，可以保證橋梁結構的整體承載力的提升，這種方法的優勢比較明顯，可以改變橋梁結構的受力狀況，將原有的拉力減小至最低的水平，保證結構拉力的穩定性和有效性，避免出現嚴重的裂縫風險。但是這種方法的工作量相對較大，還需要投入大量的資金和能源，甚至要改變原有的結構形式。除了特殊的情況以外，這種加固方法不會得到普及。

預應力混凝土橋梁主動加固法

1.體外預應力加固法

在原有運力橋架的基礎上合理控制橋梁的受拉區域，保證預應力筋的轉向符合放置的規定，這是體外預應力加固方法的一種優勢。它可以有效地將橋梁體外運力經的走向進行集中調整，維持內力與橋梁的水平方向變化，避免出現橋梁的應力緊張。以上的加固方法非常適用于大跨度預應力混凝土的連續結構，尤其是在加固改造過程中維持一定的穩定性。

2.無粘結和有粘結預應力加固法

無粘結預應力加固法指的是具有良好防護服保護能力的預應力鋼筋排布，在加固的橋梁內部，然后結合具體的澆筑內容，按照有效的強度標準實現標準值的控制，尤其是在一些鋼筋張拉的部位增加橋梁的整體穩定性。有粘結預應力筋加固法是相對而言的一種加固方法，他能夠按照具體的錨固位置進行加固，一旦兩者形成有效的粘結并形成完整的整體，進而達到同一受力的最終效果。

結語

本文基于橋梁加固施工項目的各項基礎性內容，合理控制體外預應力技術的具體優勢，按照研究的類型把握其中的各項參數，更好的滿足橋梁的加固需求，進而達到有效的加固效果。