体外预应力加固技术在桥梁工程施工中的应用

谢君芝

摘 要：体外预应力属于一种主动加固的范畴，对原结构损害程度低，且能很大程度上提高结构承载能力，有效控制结构跨中挠度及截面裂缝，进而在工程中得到广泛应用。为此本文在充分了解体外预应力技术概况的基础上，通过具体案例，对其施工要点进行了分析与探究。

关键词：体外预应力；桥梁工程；施工要点

随着我国经济的发展，交通运输量大幅增长和时间的累积，很多桥梁已经出现病害承载力下降。加上在役公路桥梁中有相当一部分按照原有设计标准建成的桥梁已经不能满足正常使用要求，严重阻碍了交通运输业的发展。将旧桥危桥拆除重建的想法既不现实也不科学，因此旧桥加固是十分有效的办法。体外预应力加固技术是种十分有效的加固方法，它是后张法预应力体系的重要分支之一。相对于被动加固法的增大截面加固法，体外预应力加固梁身自重增加很少，但能大幅改善调整原有结构的受力情况，提高承载力和抗裂性能，对桥墩及基础影响也很小，同时对桥梁交通影响不大，可节约维护成本。

1 体外预应力技术的概況

体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一，体外预应力砼结构有很多优点，预应力筋套管布置简单，调整容易，简化了后张法的操作程序，大大缩短了施工时间；同时由于预应力筋布置于腹板外面，使得浇筑砼方便；由于预应力筋的位置，减少了施工过程中的摩擦损失且更换预应力筋方便易行。

体外和体内预应力结构在结构构造上的根本区别就是预应力筋位于混凝土结构的外部，仅在锚固及转向块处可能与结构相连，因此，体外索的应力是由结构的整体变形所决定的；而在体内有粘结预应力结构中，力筋位于混凝土结构的内部，与结构完全粘结，在任意截面处都与结构变形协调，因此力筋的应力是与某个混凝土截面息息相关的。传统上来说，体内预应力筋是不被看作一个单独构件的。而体外筋在混凝土体外，自然成为一个相对于组成结构整体的单独构件，其较体内筋要重要许多。所以在承受动力荷载的体外预应力结构设计中，必须考虑到体外筋与结构是独立振动的，应防止二者共振，而且当体外预应力筋在动力荷载（如车辆等）作用下发生共振时，就易发生锚具的疲劳破坏和转向构件处的预应力筋的弯折疲劳破坏。在地震区时设计还必须考虑采取相应措施，提高体外预应力结构的抗震性能。

2 工程案例

某桥梁工程为钢筋混凝土T型梁桥，其平均跨距为13m。多种因素影响下，桥梁下缘混凝土已经出现损坏现象，局部混凝土已脱落，且产生纵向贯通裂缝，主钢筋锈蚀问题严重。为此必须对桥梁进行加固处理。施工前，必须先将松动的混凝土凿除，随后将其锈蚀问题清理干净，一般选用钢丝刷即可，同时挂模浇筑C50混凝土进行处理。最后实行体外预应力加固施工。

3 桥梁加固中体外预应力施工要点

伴随社会经济的快速发展，我国公路网基本完善，但桥梁抗震性差、承载力低等问题仍然存在，为避免对桥梁工程使用性能及安全性造成极大影响，必须采取科学有效的加固方式提升桥梁承载力，以此满足交通运输发展需求。体外预应力是桥梁加固的主要技术之一，其特点为施工简便、改善结构应力状态及提升结构承载力及抗裂度。具体施工要点如下：

1、人孔开设

在各箱各跨对应桥面部位布设施工人孔，以施工人员出入箱梁方便作为孔洞开设尺寸标准。随后将箱梁内杂物清理干净，根据设计要求，放出箱梁内部尺寸。

2、转向结构施工

因体外预应力钢索施加于箱梁内，为降低损坏原桥的程度，可选取钢结构作为体外钢索的转向结构，且在箱外进行钢结构放线定位、加工预制，要求以满焊的形式焊接全部钢制构件，保证受力符合设计要求。钢结构形成骨架后，可选取钢板粘结钢制构件和箱内混凝土接触面，且将C50钢纤维混凝土粘结到两个钢板之间进行填实处理。在墩顶横梁位置体外钢索应及时进行开槽偏转施工，但在墩顶专向钢管就位后，需在6到8cm之间控制桥面上下层钢筋距离。但这种情况下，安装直径133mm转向钢管难度较大，且不得断开桥面第一排受力钢筋，因此必须切除墩顶横梁桥面第二排横向钢筋，要求先加固处理横梁范围外的第二排横向钢筋，随后切断该钢筋。试安定位转向钢管后，需将环氧砂浆铺设到横梁范围内，随后再次安装钢筋，且焊接桥面钢筋。按照设计规定，与桥梁箱梁实际尺寸相结合，按照“墩顶靠上、转向贴底”的规定，对墩顶位置进行确定，并安装转向钢管，随后将C50钢纤维混凝土浇筑到墩顶开槽位置。全部暴露于空气中的铁件必须进行环氧树脂防腐处理。

3、桥梁裂缝修补

桥梁连续箱梁跨中下挠较大，墩顶范围内极易出现桥面裂缝。跨中位置往往在箱梁底板、腹板与翼板位置产生裂缝。为准确普查裂缝，确定裂缝实际情况，一般可选取专门检查仪器进行处理，随后将0.3mm以上裂缝全部封闭。将高分子材料通过插入压浆嘴向裂缝内压入，并充分填满。

4、穿索及预应力张拉

根据工程建设需求，可将无粘结预应力钢绞线（4根）配置到各片T型梁上，总量为16根。为保证各片量均匀受力，分2此张拉两端。交叉布设固定端和张拉段，855mpa为预应力钢绞线张拉控制应力，622.5mpa为有效预应力。要求施工应用中，必须标注好所有无粘结钢绞线，随后向钢栓孔洞内穿入钢绞线，并做好位置调整工作。待锚杯、夹片外螺母、千斤顶及张拉配件安装以后，即可张拉预应力。在梁两侧选取一端张拉法对钢绞线逐根进行对称张拉。张拉施工中必须对所有主梁跨中挠度、裂缝闭合状况进行实时观测。

4 桥梁加固中体外预应力施工注意事项

1、防松套

选取单孔夹片式锚具用于桥梁工程体外预应力索锚固体系，100kN与120kN为设计控制索力。长期振动荷载作用下，将导致锚具夹片松散，或锚具失锚，为避免这种问题出现，可选取防松套作为夹片防松装置。除此之外，必须将弹簧垫套设置到防松套和锚具夹片间，保证三夹片能够均匀受力，进而达到减振的功效。

2、钢销栓与转向块

作为桥梁工程加固的主要构件，钢销栓与转向块装置极为重要。为全面提升工程质量，必须做到以下几点：

第一，与张锚体系锚固需求、传力作用相符。选取钢板焊接转向块，确保预应力快速传递；

第二，体外索预应力张拉之后，在索力影响下，针对混凝土孔壁销栓可起到挤压作用，销栓选用时，必须对混凝土洞口尺寸、混凝土强度等级等因素进行综合考虑，进而达到混凝土局部承压规定；

第三，索力影响下，锚具锚环产生的挤压力将作用于钢栓，此时需加工平面至锚下栓体表面，该平面应确保受力稳定，且垂直于体外索。

3、张锚体系的保护

体外预应力索选取无粘结钢绞线，为满足预应力索保护需求，必须将油脂、塑料护套裹于其外侧，增强其耐久性。选取玻璃丝布包裹油脂的方式对张锚体系两端锚具、防松套进行充分防护。

5 结束语

综上所述，随着国民经济发展速度的不断提升，在桥梁工程施工中，只有根据相关施工要求进行施工，才能提升建筑工程的质量。体外预应力技术作为桥梁加固工程施工建设的重要技术之一，只有规范施工流程，才能提高其施工技术水平，才能提高工程整体质量，并能为桥梁工程经济效益最大化的实现提供可靠保障。

参考文献

[1]郭晓飞.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].中小企业管理与科技（中旬刊）.2015（04）

[2]陈永刚.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].公路交通科技（应用技术版）.2014（08）

[3]曾清林，符锌砂.体外预应力法在新会大洞大桥加固中的应用[J].四川建筑科学研究.2012（06）

[4]郭风琪，袁石沣，单智.新型体外预应力体系预应力瞬时损失试验研究[J].铁道科学与工程学报.2014（06）