體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固中應(yīng)用的研究進展

張向新

（廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 廣西 南寧 530004）

0 引言

目前，大部分城市的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)比較完善，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟社會高速發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，代步工具的需求量也增速迅猛，這無疑是對公路橋梁的承載力提出了極大的挑戰(zhàn)。而橋梁作為交通系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，對于物流運輸、城市建設(shè)以及經(jīng)濟發(fā)展等方面的影響非常深遠。由于一些業(yè)已建成的橋梁已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的需求，出于環(huán)境保護資源節(jié)約的角度必然無法拆除重建，所以就要求研究者以及工程師們采用先進的技術(shù)和行之有效的方式進行維修加固，以適應(yīng)當(dāng)前人們對于橋梁功能的期許和要求。經(jīng)過長時間的探索和實驗，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)應(yīng)運而生。

1 加固方式和加固材料的選擇

結(jié)合工程實際和實驗?zāi)M，研究者們經(jīng)過長期的探索和實驗，總結(jié)出了一些行之有效的橋梁加固辦法，如：角撐板補強法、SPS補強法（Sandwich Plate System）、裂縫和U肋填充、止裂孔法、黏貼碳纖維加固法以及頂推法調(diào)整拱橋拱腳水平位移加固法等等。針對正交異性鋼橋面板的修復(fù)，曾志斌0提出了改進鋪裝層和鋪設(shè)夾心鋼板等加固方式；郭耀華0匯總分析了上述常用方法，為鋼橋的修復(fù)提供了參考；李代卓0將上述方法組合使用，實驗發(fā)現(xiàn)：組合使用上補強鋼板與傾斜下補強鋼板的修復(fù)方案為最優(yōu)方案，但具體方案則應(yīng)根據(jù)工程實際擬定。但是，受制于實際的施工條件以及各個方法均有較為明顯的優(yōu)缺點等方面的原因，上述方法應(yīng)用并不十分廣泛，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)通過長足的發(fā)展完善，已經(jīng)成為目前各國橋梁工程普遍采用的方法。

基于對適應(yīng)橋梁加固的新材料的探索，Xin Wang等0評估了玄武巖纖維增強聚合物（BFRP）作為預(yù)應(yīng)力加固材料的可行性；，Ahmed Ghallab 等0則給出了外部因素對材料加固行為的影響因素。匯總分析研究人員的研究成果發(fā)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于工程實際的加固材料有：鋼板、預(yù)應(yīng)力筋、纖維增強材料以及納米材料增強水泥基復(fù)合材料等等。

2 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用

研究人員和工程人員在現(xiàn)場施工和實驗數(shù)值模擬等方面都對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固和修復(fù)中的應(yīng)用做出了積極地探索，并取得了一些研究成果。

2.1 基于工程實例的技術(shù)應(yīng)用

工程人員從宏觀的修復(fù)加固工程的角度，針對橋梁整體如何應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進行加固這一問題展開了探索。例如，基于對非對稱大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的加固和檢測，李志堅0等利用有限元軟件建立模型可比性分析，并對橋梁的施工階段進行了跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)加固后的橋梁預(yù)應(yīng)力儲備有所增加并且耐久性有所提高；Young Hoon Park等0針對一座已經(jīng)使用了23年的橋使用實時卡車負載進行現(xiàn)場模擬，以評估預(yù)應(yīng)力隨時間變化時，橋力學(xué)行為的變化；田洪偉等0基于北京五環(huán)（四期）京山分離式立交橋的加固，經(jīng)由體外索施工和自密實混凝土施工等一系列工序，完成了橋梁的修復(fù)工作，為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的使用提供了更為廣闊的空間。

2.2 基于橋梁加固提出的新方法

針對具體形貌的橋體裂縫，研究人員也針對性地提出了加固修復(fù)方法。例如，對于橫向裂縫的加固和修復(fù)，王師等0從梁體表面處理、鉆孔并植入錨栓以及碳纖維板現(xiàn)場下料等九個施工過程中，總結(jié)了使用碳纖維板的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)操作要點；曹博成等0根據(jù)體外預(yù)應(yīng)力加固方法的特點，分析總理了該方法在放樣定位技術(shù)和上錨固點設(shè)計技術(shù)等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的重難點；劉杰等0基于南二環(huán)高速九江互通GK0+777.628匝道橋維修加固工程，應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)提高了橋梁結(jié)構(gòu)的載荷能力和耐久能力，延長了公路橋梁的使用時間。

何棟等0則把加大截面固定法與體外預(yù)應(yīng)力加固法相結(jié)合，提出了一種基于高強螺栓有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固的新技術(shù)；王琦等0針對預(yù)應(yīng)力體外索施工技術(shù)進行了改進，結(jié)合工程實例分析了轉(zhuǎn)向裝置處理施工和外索更換等五個方面的施工技術(shù)要點；齊雙甲等0考慮了橋梁的病害和施工現(xiàn)場條件，采用橋梁下方支撐式預(yù)應(yīng)力拉桿和體外預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固這兩種施工措施改變了橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況。

3 結(jié)束語

匯總了在橋梁加固所使用的加固方法以及常用的加固材料?；跇蛄杭庸虒嵗?，多角度地闡述了體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用方法和應(yīng)用效果。該技術(shù)增強了橋梁本身的承載能力，能夠有效的避免橋體裂縫出現(xiàn)，具有其他加固方法不具有的諸如不影響正常交通等優(yōu)點。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用為我國橋梁工程的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐，加快了交通運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,為現(xiàn)代化社會的經(jīng)濟建設(shè)做出了貢獻。