体外预应力加固法在路桥施工中的应用
2015-12-03
我国社会不断的进步，经济迅速的发展，公路交通在我们的经济发展中起到，了不可忽略的作用，公路的低位受到了越来越多的人的重视。同时对公路负载吨位的要求也大大增加。旧桥的承载能力不再能满足现今需要。对于旧桥的加固迫在眉睫。现行的桥梁加固补强方法很多，如粘贴钢板或高强复合纤维、预应力加固法、补强混凝土等。其中预应力加固法通过施加预应力、改变结构体系和结构受力，改善桥梁荷载的内力分配，增加全桥刚度，闭合裂缝，并调整变形，是一种有效的加固方式。
1体外预应力加固技术概要
1.1 基本概念
体外预应力加固是在原有桥梁的受拉区设置体外预应力拉杆拉杆锚固于梁的两端，给梁施加轴向压力和弯矩，或是结构构件表面铺设预应力筋，使原来结构变形状态得到改善，从而达到提高承载力的目的，可以说它是后张预应力体系的一个分支。预应力加固法没有应力滞后的的缺陷，施工简便，造价较低，便于在结构使用期内检测、维护和更换，适用于一般梁板结构、框架结构、析架结构加固。能够较大幅度的提高旧桥的承载能力，能够恢复桥梁或提高桥梁的荷载等级，经济效果比较明显。由于预应力束布置在结构体外，因此需要考虑材料的耐久性、防火、防锈措施，此外，预应力筋材料外露，有时会影响观瞻和使用功 能。
1.2 构件张拉形式
该方法是一种主动加固法，它不但能通过合适的预应力值，使原构件的受力性质得到改变或受力大小得到调整，增加结构的抗弯或抗剪承载能力，同时，还可减小梁的挠度和缩小原构件的裂缝宽度。值得关注的是，混凝土结构的体外预应力中，混凝土的应变变化值与任一截面处预应力筋的应变变化值是不一致的。构件张拉形式有水平拉杆、连续折线式拉杆、组合式拉杆、下撑式拉杆。正截面受弯承载力不足可应用水平拉杆来加固；正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不足可应用下撑式拉杆加固；当正截面受弯承载力出现严重不足时，可应用组合式拉杆；连续梁板结构承载力不足可应用连续折线式拉杆的加固，构件变形、应力的调整。
1.3 基本要求（1）混凝土结构构件在加固前一定要进行一次现场检测，原构件强度等级不低于C25。（2）通常在以下情况可放弃加固。在化学侵蚀环境中，可以对结构产生影响的；构件温度过度，同时又无隔热防护措施；外表温度已超过六十度的构件；结构的抗震设防裂度超过8度（3）在构件正式建立预应力前，先对预应力筋预拉，以消除机构间的间隙，进一步调直预应力筋，检验张拉系统的可操作性与协调性。（4）用预应力筋加固连续板时，预应力筋的弯折点位置宜设置在反弯点附近。这样预应力产生的向上托力较为显著，能够起到减少板跨的作用。
1.4 锚具、预应力筋（1）混凝土结构或构件进行体外预应力加固，预应力筋的选择可以很广泛，甚至可能会出现碳纤维制品。但不管是什么样的材料，都要对其进行分门别类，放置在合适的地方。所有预应力筋都要按照标准规定进行随机抽取的力学性能检验，检测合格后才可被运用于工程上。（2）预应力筋用连接器、夹具和锚具必须符合设计规范要求，而且其性能要达到《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370中的标准。在使用前，要对连接器、夹具、锚具和预应力筋实施外观检验，确定其外观良好，无裂纹、锈蚀、污物和机械损伤。
2 简单的集中加固方法的介绍
（1)预应力水平拉杆加固补强方法
对于钢筋混凝土T梁或I字梁，可采用在梁的受拉区，即在梁底增设水平的预应力拉杆的补强方法进行加固。当安装好拉杆并通过一定的装置进行收紧张拉，使得拉杆产生较大的纵向拉力并传至梁底，使梁底受拉区受到拉杆预压应力的作用，梁中拉应力也就相应减少。从上述加固原理来看，这种补强加固法可提高梁体的正截面抗弯承载力，但不能提高支座附近斜截面抗剪承载能力。
（2)预应力下撵式拉杆加固补强方法
该加固法的主要特点是，将水平的补强拉杆在接近支座处向上弯起，然后将拉杆锚固于粱板支座的上部，弯起点处设置转向块，再施加预拉应力。补强拉杆一般用粗钢筋做成，亦有用型钢的。
由于预应力下撑式拉杆补强布置较为合理，拉杆中旋加预应力后，通过拉杆弯起点的支托构件传力，对原梁结构产生作用力，起到卸载作用。这种加固方法的优点是对受弯构件正截面上的抗弯强度和斜截面上的抗剪强度同时起到补强作用，改造妥善时可将原结构的承载能力提高较大。
（3)预应力组合式拉杆加固补强方法
该加固方法即布置有水平补强拉杆，又布置有下撑式补强拉杆，使之能够同时提高结构的抗弯和抗剪强度，从而可更大幅度地提高结构的承载能力。
3规范计算的缺陷
由我们以前的经验可知采用体外预应力加固技术进行的结构，其加固设计按照规范计算是简单方便的，是依照弹性分析方法，按照材料力学的方法进行简易的分析计算。
但是该计算方法有以下几点缺陷：
（1)没有考虑混凝土、非预应力筋、体外预应力筋在加载过程中材料非线性的变化；（2)在荷载的作用过程中没有很好考虑到体外预应力筋中的应力增量；（3)随着荷载的增加，构件发生变形，体外预应力筋位置相对于原混凝土梁产生的变化没有考虑，即不能考虑“二次效应”；（4)挠度并不是对各种荷载作用下产生的挠度进行简单叠加后的值。其实随着荷载的作用，构件发生变形，其挠度的变化是一个相互耦合的过程；（5)规范计算模型中，体外筋只是作为等效荷载进行计算的，未计入体外预应力筋对结构整体的作用。
由此可知：对于要求较高的工程加固项目，应对采用体外预应力加固的结构进行精确计算，仅仅运用规范的计算是不够的，也是不准确的。为了得到更准确、科学的数据必须进行结构非线性分析.
4结束语预应力加固法能较大幅度地提高构件的承载力，且它具有施工简单、合理、方便等优点，己成为桥梁界的新热点，现而今，预应力加固主要用于旧桥的加固，收到很好的经济和社会效益，是一种有效的主动加固法 。
