淺析體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在舊橋加固中的應(yīng)用

王昭勇

(貴州省銅仁公路管理局)

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

1.1 對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的簡要介紹

體外預(yù)應(yīng)力最先是由法國人提出的，然而此項技術(shù)最先應(yīng)用在美國的LongKey 橋建造期間。體外預(yù)應(yīng)力主要是由在承載結(jié)構(gòu)本體外的鋼束張拉出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力。從某種意義上來講，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是由后張預(yù)應(yīng)力逐漸發(fā)展而來的，都屬于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在近20年的應(yīng)用與技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新的過程中，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展出兩種不同的應(yīng)用體系:一種是有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用體系，其主要特點是管道鋪面的質(zhì)量、水密性等指標(biāo)可以便于檢測與管控，預(yù)應(yīng)力的其摩阻損失較低;另一種是無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用體系，其主要特點是單根無粘結(jié)筋的摩阻損失特別低，可以使用小體積的張拉設(shè)備進行單根張拉，便于操作。由于預(yù)應(yīng)力筋擁有多層的防護所以其具有較強的耐腐蝕性與防護性，同時在使用的過程中可以調(diào)整預(yù)應(yīng)力數(shù)值，對預(yù)應(yīng)力筋進行更換。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)主要擁有以下優(yōu)點:(1)可以對體外索的應(yīng)力進行調(diào)整校對以及管控，方便實時查看腐蝕的狀況并在需要時進行鋼絞線束的更換;(2)在箱梁的內(nèi)壁沒有預(yù)應(yīng)力的管道，這在極大程度上降低了混凝土澆筑的難度，并且不會降低結(jié)構(gòu)的承載壓力的能力，所以要盡量的降低箱梁的壁的厚度，是結(jié)構(gòu)的整體重量得到降低。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要有以下兩點應(yīng)用:(1)可以應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁、特種結(jié)構(gòu)等新建結(jié)構(gòu)中，同時也可以應(yīng)用于已經(jīng)建成并投入使用的舊的鋼筋混凝土建筑以及預(yù)應(yīng)力混凝土建筑的重建、維修等;(2)在臨時性預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或鋼索結(jié)構(gòu)的建設(shè)中可以運用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

1.2 體外預(yù)應(yīng)力在現(xiàn)有建筑加固過程中的應(yīng)用

在對已經(jīng)建成使用的結(jié)構(gòu)進行加固時，通常都會在原結(jié)構(gòu)混凝土的外部進行處理，這就使得體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)稱為在對已經(jīng)建成并投入使用的結(jié)構(gòu)進行加固時的首選方案。通過在已經(jīng)投入使用的舊結(jié)構(gòu)上加裝錨固塊與轉(zhuǎn)向裝置，然后通過張拉結(jié)構(gòu)體外的索使得已經(jīng)投入使用的舊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的方法稱為體外預(yù)應(yīng)力索加固法，如圖1 所示。

圖1 體外預(yù)應(yīng)力索加固法

在對已經(jīng)投入使用的結(jié)構(gòu)進行加固維修時使用體外預(yù)應(yīng)力加固法主要具有以下優(yōu)點:(1)可以平衡的抵消一部分恒載;(2)可以大幅度的提升原有結(jié)構(gòu)的承壓能力與剛度;(3)體外索具有變化幅度較小，不會出現(xiàn)疲勞等現(xiàn)象;(4)能夠有效的控制原結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度，使裂縫部分或全部閉合，使撓度大幅度減小;(5)能夠控制和調(diào)校體外索的應(yīng)力;(6)便于更換體外力筋。但是體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在擁有以上優(yōu)點的同時也具有一些缺點:(1)在一些特定的情況下，對錨固塊與轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)置不容易進行;(2)如果在設(shè)計的過程中，對轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計與實際情況有一定的偏差，這會造成預(yù)應(yīng)力的損失，甚至造成施工的難度增加;(3)通過運用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)對原有結(jié)構(gòu)進行加固會造成結(jié)構(gòu)露在外面的部分不是很平整;(4)由于體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在使用的過程中，大部分的結(jié)構(gòu)都是裸露在外面，會使得體外索的防火與防腐性能有一定程度的下降。

2 分析于研究

2.1 轉(zhuǎn)向裝置

在應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)時轉(zhuǎn)向裝置是一個重要的組成部分，它的傳載方式與性能都可能對預(yù)應(yīng)力的施加效果產(chǎn)生一定的影響。在進行轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計的時候主要需要滿足以下條件:(1)預(yù)應(yīng)力筋在轉(zhuǎn)向點的位置必須高度準(zhǔn)確，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力;(2)在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)轉(zhuǎn)向裝置不會損壞預(yù)應(yīng)力索。轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)形式可以用:鋼板、鋼管等材料的組合構(gòu)成;后加鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向塊。對于矩形和T 梁，前者是合理、經(jīng)濟的，但對于箱梁則應(yīng)該采用后者。

2.2 對錨固塊與原結(jié)構(gòu)關(guān)系的分析

對于矩形截面和薄腹T 梁的錨固塊，普遍做法就是在需要錨固的地方鑿洞，用鋼管、鋼軸等作為錨固塊，這是非常簡便，也是行之有效的方法，這種錨固塊的受力分析也很簡單，其重點是鋼管、鋼軸自身的強度及其與原結(jié)構(gòu)混凝土處的局壓應(yīng)力分析。一般用于加固荷載較小的結(jié)構(gòu)。對于箱梁，由于其橫截面和荷載均較大，再采用矩形和T 梁的處理方法顯然是不合適宜的，這就必須采用新加混凝土錨固塊的方法來處理。

3 結(jié) 語

隨著我國高速公路建成通車里程數(shù)的不斷增加以及高速公路建設(shè)多年的發(fā)展，使得我國進入維修保養(yǎng)期的高速公路與橋梁的里程數(shù)也在不斷的增加，這促使了我國的高速公路事業(yè)正在逐步由高速公路建設(shè)為主，向建設(shè)與維修同步進行而過度。在對相關(guān)道路進行維修時，遇到已經(jīng)建成通車多年的橋梁，必定要使用相關(guān)的技術(shù)對其進行加固處理。在對橋梁維修的過程中，由于體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁維修加固的過程中具有很大的優(yōu)勢，使得其在舊橋加固的過程中得到了廣泛的應(yīng)用。

［1］盧文良.預(yù)應(yīng)力體外索加固既有鐵路橋梁［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，1997，(10):4－5.

［2］徐學(xué)東，朱瑞龍等.既有鋼筋混凝土橋梁加固與修補技術(shù)綜述［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010，(67):39－41.

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［5］艾軍.史麗遠.公路梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計與施工方法研究［J］.東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002，(32)5:771－774.