桥梁加固工程中体外预应力技术的应用分析

刘德成

湖南省第二工程有限公司，湖南长沙 410000

体外预应力作为桥梁加固工程中的主要技术手段，具有很好的施工效果，其优势在于在加固施工后不改变桥梁的基础结构，并提高桥梁的承载能力，从而达到改善桥梁结构安全性能的目的。我国桥梁建设中有许多已经历经时间的洗礼，有些在长期的使用过程中都受到了损伤或产生病害，导致桥梁的使用性能与功能的下降。为了能够提高桥梁的使用寿命，保证使用年限，需要以加固工程的技术手段增强其实际作用，体外预应力技术的应用便能够获得较好的效果。

1 桥梁加固工程设计的原则

1.1 实际情况的检测

桥梁结构的加固有不同的类型，需要根据桥梁结构实际情况进行区分，以使用功能加固为目的、以承载力加固为目的、以耐久性加固为目的，这三类情况所应该进行的桥梁加固是不同的，需要在进行加固工程设计之前进行现场的检测与分析，对桥梁的受损程度与病害情况进行检查与分析，并对具体原因进行归纳，通过评价与数据处理，找准桥梁结构加固的目的，才能进行针对性的施工。

1.2 桥梁加固设计时应结合加宽设计进行

桥梁加固工程中对于加宽设计应尽量同步进行，但桥梁加宽的宽度不多时，可以使桥梁尽量与加宽部分结合，通过加宽设计，能够分散桥梁的负荷，从而增强加固作用。一般情况下，桥梁的加固工程中都会伴随加宽设计，需要在施工时严格规范加宽宽度，避免新旧桥衔接不合理问题出现。

1.3 多种加固补强法同步进行

桥梁结构的加固方法可以分为两类，一类是对桥梁截面尺寸与配筋的加大，这种方法能够对桥梁承重薄弱的构件起到加固作用，从而保障桥梁结构的加固目的。另一类是通过改变桥梁结构的体系，以调整桥梁结构内力的方式减轻桥梁的负担，降低桥梁负荷，从而达到加固补强的作用。

2 体外预应力加固技术的原理

桥梁体外预应力加固技术在桥梁的多种加固技术中属于主动加固法，通过新旧混凝土结合的方式达到对桥梁结构加固补强的目的，能够改善并提高桥梁的承载能力，并且在针对桥梁上部结构的应力与变形时使用体外预应力技术能够获得更好的实际效果。体外预应力技术运用与桥梁结构加固中，需要考虑桥梁混凝土结构，当桥梁原有的混凝土结构发生变形时，通过体外预应力技术进行的加固，应在不改变桥梁原有结构与混凝土结构的情况下，增加一部分的混凝土用料。这是由于新增的混凝土与原有的混凝土构件的变形不同。而当原有的混凝土结构受到破坏时，尽管无法使新增的混凝土也处于极限的状态，但随着混凝土的加入会增加原有构建的应变力，混凝土的整体性也会受到加强。总的来说，通过体外预应力技术的使用，能够加强新浇筑的混凝土抗剪切强度，并且当原有混凝土与新加入混凝土结合时，结合面的抗剪切强度是较小的，在施工过程中需要对加固技术进行具体的计算，以配置钢筋等方式来增加结合面的抗剪切承载力，从而有效保障桥梁结构的加固质量与安全稳定性能。

3 桥梁加固工程中体外预应力体系的施工工艺特点

体外预应力技术在桥梁加固工程中的优势明显，能够在不改变桥梁原有结构状态的同时促进桥梁承载能力增加，这种方式对于桥梁结构的改变较小，还能够增强桥梁结构的安全性能。体外预应力技术的使用使得结构应力的状态主动改变，在桥梁加固效果上更为明显。

3.1 体外预应力技术的特点

由于桥梁结构的加固会根据桥梁结构的损伤与病害程度而不同，因而在桥梁结构的加固技术选择上需要以能够灵活布置的技术为主，所采取的加固措施也应该能够根据加固情况而改变。体外预应力技术具有这种优势，能够根据损伤与病害的部位加强处理力度，对其余部位的处理力度适当减弱，具有较好的灵活性；桥梁加固工程技术中使用的施工工具需要有一定的连接特性，体外预应力技术中体外索与锚固位置结合连接，能够在连接结构上降低摩擦阻力的损失并分散由于荷载形成的应力，将其分散于应力筋的全部长度上。这种方式进行的连接结构产生的应力变化值会较小，不仅能够提高体外索的利用率，还有利于增强受力结构；一般来说，锚固与转向构件间的结构比较灵活，能够根据施工特点进行多种变化，在桥梁加固工程中设置这类结构，能够保护桥下的净空、跨进与桥梁结构的美观；与其他的桥梁加固技术相比，体外预应力体系的自重较小，不需要采取另外的措施对下部结构进行加固措施，提高施工效率的同时也减少了施工成本；体外预应力技术中对于预应力施加的程度应结合索力进行增减。

3.2 施工技术结合桥梁病害进行针对性设置

桥梁加固工程中使用体外预应力技术能够获得较好效果，但也需要对施工技术进行合理运用。在桥梁加固施工工程进行的期间经常需要对应力结构进行设置，一般常见的设置类型有顶板体外索、腹板体外索、底板体外索、通长索等。以通长索的设置方式能够形成空间曲线，借助转向进行多点传力，可以很好地达到改善整体应力结构的目的，从而提高桥梁的体外预应力储备。

3.3 体外预应力施工技术的缺点

体外预应力在桥梁加固工程中具有一定优势，同时也有其自身的缺陷。首先，体外索作为体外预应力技术的关键材料，长时间暴露于施工结构之外，容易造成腐蚀生锈，需要采取适宜的防腐措施，减少体外索受损；其次，锚固与转向结构产生的应力容易集中于一处，这对锚固与转向构件的施工产生了新的要求，需要通过科学的技术手段减少应力集中的情况，但同时也会加强加固技术的施工难度；最后，体外预应力技术的使用中对于锚具与夹片施工的要求较多，又受到体外索张拉力不强的影响，使得钢绞线的强度很难发挥，从而导致锚具与夹片的施工受到影响，产生更为严格的要求，造成体外预应力技术的难度上升。

4 桥梁加固工程中体外预应力加固措施

4.1 下撑式预应力拉杆加固法

桥梁加固工程的类型不同，加固技术的使用也会不同，当桥下净空条件适宜的情况下，可以采取梁下设置预应力拉杆体系的方式加固桥梁结构。采用这种技术需要施工人员将粗钢筋锚固到桥梁一端的横隔板上，改变支撑点的位置，从而调整拉杆上的拉力，达到桥梁所需的承载力。针对张拉力可以采取不同方法。一是采取横向收紧张拉法。由施工技术人员将粗钢筋分两层布置于桥肋底面两侧，在靠近桥梁端的位置适当弯曲并固定。在这个过程中，粗钢筋充当拉杆，固定位置需要与桥梁端的钢制锚固板紧密连接并焊接在一起。为了能够在梁体位置形成相应的预应力，需要在粗钢筋弯曲的位置以短钢筋形成支撑，并在纵向位置按照间距设置撑棍与螺栓，最后加以收紧器的使用，能够很好地使拉杆横向受紧并受力，产生预压应力；二是采取竖向顶撑张拉法。这种方式一般作用于桥端底部，在底部设置U型钢锚固板，并设置拉杆，将拉杆焊接与U型钢锚固板上。另外，在梁跨径处与径中需要设置张紧夹具，以便向拉杆施加预应力，张紧夹具可以安装于梁腹或承托架之上，但拉杆满足设计应力值后可以进行固定，固定的方式一般采用钢筋混凝土垫块，将拉杆与梁底面维持于契合状态，这样能够获得较好的张拉力。对于张紧夹具与承托架等的防锈工作需要及时到位，避免产生腐蚀生锈，造成损害。

4.2 体外预应力钢丝束加固法

针对桥梁上部结构的加固，可以采取钢丝束加固法，在技术手段上，需要沿着梁肋侧面以曲线形设置预应力钢丝束。但是钢丝束的位置确定有一定难度，为了能够根据曲线的线型进行钢丝束的固定，需要在梁低设置定位箍圈，一般将间距设置为0.5～1m范围设置箍圈，同时也可以采用在梁肋侧面埋设定位销的方式进行定位。在钢丝束的使用时，两端的头需要从梁端翼缘板上的斜孔中穿过，最终达到梁顶锚固位置。由于钢丝束材料容易出现腐蚀生锈，因此，需要对钢丝束增加保护导管，或在张拉后利用混凝土浆进行包裹。

5 结语

体外预应力作为桥梁加固工程施工技术中较为灵活的一类加固技术，与其他的加固技术相比，不仅能够主动将结构的应力状况进行改善，还能有效提升桥梁结构的安全性。该技术应用于桥梁加固工程中具有较好的发展空间与应用前景。尽管体外预应力施工技术有其自身缺点，但在具体的操作过程中，能够通过实际的方法得到适当的解决。并且从体外预应力的实际应用技术而言，下撑式预应力拉杆加固法与钢丝束加固法都能够起到很好的加固补强作用，为桥梁加固工程提供技术手段，增加桥梁加固工程的稳定性与耐久性。