1前言

近年來，隨著經濟的發(fā)展和科學技術的進步，我國交通運輸事業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展，交通量和交通荷載越來越大，使得上世紀七八十年代所興建的大多數(shù)橋梁都不能滿足當前交通運輸?shù)男枰?。同時，由于使用環(huán)境、結構缺陷、施工質量等多方面的原因，很多橋梁在建成投入使用后都或多或少的出現(xiàn)損壞，造成耐久度下降、承載能力不足等原因，嚴重影響行車安全和交通運輸?shù)恼＿\行。但是，由于資金、材料、交通等各方面的原因，要將這些橋梁橋梁拆除重建并不現(xiàn)實，因此多采用加固維修的方法來增加橋梁承載能力，改善橋梁結構耐久性能。目前所采用的橋梁加固維修技術有橋面加厚加固法、鋼反粘貼加固法、纖維粘貼加固法、體外預應力加固法、結構體系優(yōu)化加固法等，其中以體外預應力加固縱法最為簡單易行，且能有效提高橋梁承載能力，改善橋梁使用性能。下面，本文就體外預應力加固法在橋梁維修加固中的應用進行探討，以供同行借鑒。

2 體外預應力加固法作用機理

體外預應力加固法是通過在橋梁梁體外布設拉桿或撐桿與被加固梁體錨固聯(lián)結，再施加預應力強迫拉桿或撐桿受力改變橋梁原結構內力分布，降低其應力水平，從而提高結構總承載能力的方法。這種方法可以有效的減輕結構變形，縮小裂縫寬度。目前，下?lián)问嚼瓧U加固法是體外預應力最常用的一種加固方法，這種加固方法可將簡支梁視為上承桁架梁，桁架上弦為原結構主梁，下弦為新增設的水平拉桿，腹桿則為新增設的斜拉桿，與梁體接觸的墊塊則為豎桿。當車輛通過時，新增設的體外拉桿能同原有梁體共同受力，形成超靜定體系，并使各拉桿張拉力增加進一步加強梁體。與其它橋梁加固維修方法相比，體外預應力加固法對梁體損傷程度小，施工時對交通影響小，且能大幅度提高舊橋承載能力，恢復甚至提高橋梁荷載等級，但其預應力鋼筋及有關構件容易在溫度、腐蝕等外界條件作用下造成斷裂損壞，因此應采取切實有效的防護措施，以免加固失敗。

3 體外預應力加固法設計與計算

3.1 體外預應力加固法設計思路

在采用體外預應力法進行橋梁加固維修前，必須進行設計和計算。在加固維修結束之后，預應力拉桿和構件，與舊橋梁體等構件將會形成一個整體共同受力，因此實際上預應力拉桿和構件同舊橋梁板組成了一個新的復合體系，改變了原有結構的靜力狀態(tài)，這種結構的性能和受力特征同后張法無粘結部分預應力結構極為相似，張拉預應力作用于原梁上，原梁承受著恒載內力，而張拉預應力筋則在原梁上產生了預應力內力，與恒載內力相反，起到卸荷作用。

梁在外載作用下發(fā)生撓曲時，梁中原有鋼筋會隨原梁曲率增加伸長，此時如果所張拉的預應力筋僅在錨因點同原梁接觸，其中間部位實際上與梁體是脫離的，不會隨之發(fā)生彎曲，其應變和應力的增加不如梁體鋼筋快，如果梁體發(fā)生破壞，預應力筋將不能迅速達到屈服強度。如果將預應力筋同梁體澆筑在一起構建成整體梁，此時預應力筋將會與原梁共同變形，當梁體荷載增加時，預應力筋會同梁體應力同時增大，當梁體產生破壞時可以同時達到屈服，其受力特性與一般預應力混凝土梁相當。

3.2 體外預應力加固法計算步驟

在進行體外預應力加固設計計算時，首先需要計算出待補強構件在提高荷載前所受的荷載和因此產生的內力，其計算方法與橋梁設計內力計算方法相同，包括恒載和活載兩部分，同時根據需提高的荷載標準計算出提高后的活載內力，驗算加固必要性。在此基礎上，以兩項之差計算出內力提高值，獲得加固維修后所產生的抵抗力矩和剪力等數(shù)據，估算預應力拉桿所需的橫截面面積，采用結構力學方法分析計算并確定拉桿的張拉力與伸長量。最后，還需按設計規(guī)范對承載力進行驗算，驗算時應當將拉桿所產生的效應視為外力，同全部荷載作用進行偏心受壓分析，如果驗算結果無法滿足設計規(guī)范需求，需要采用加大拉桿截面或更換加固方案。

4 體外預應力維修加固構造分析

4.1 體外預應力維修加固結構體系和截面形式

從施工方法上來看，體外預應力維修加固屬于后張法，因此多采用后張預應力結構體系進行施工，如簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構等類型橋梁結構體系。采用體外預應力維修加固方法，適用于多種截面形式，包括閉口截面、開口截面、三角形截面、箱形截面等。開口截面鋼索布置于混凝土外，在應用時需要考慮外界活動對鋼索的不良影響，有用相應的防護措施。閉口截面一般通過箱內橫梁錨固預應力筋，利用轉向塊調整外索方向和受力需求。箱形截面具有較好的抗彎和抗扭性能，其預應力筋布置于截面外，因此截面頂板、底板、腹板尺寸可以更好的根據構件受力要求確定，不用考慮預留管道。

4.2 預應力鋼筋、管道以及灌漿材料

體外預應力加固維修所采用的預應力鋼筋通常采用鋼絞線構成，包括普通鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、PE防護單根無粘結鋼絞線等。管道主要起防腐作用，有鋼管道、高密度聚乙烯管道等方式。灌漿材料有剛性灌漿材料和非剛性灌漿材料兩種，剛性灌漿材料通常為水泥，非剛性灌漿材料則多為油脂、石蠟等。水泥等剛性灌漿材料適用于存在離散粘結以及完全無粘結的體外預應力結構，油脂、石蠟等非剛性灌漿材料則常用于普通鋼絞線和鋼制管道組成的體外預應力系統(tǒng)中，以滿足鋼索同結構無粘結的需求。

4.3 體外預應力維修加固技術錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)在整個體外預應力維修加固結構體系中，是最為關鍵的部分，體外預應力鋼絞線僅通常有限的轉向點、錨固處同結構進行連接，預應力完全依靠錨具傳遞，一旦錨具失效則整個結構將產生災難性后果，因此必須獲取規(guī)定的靜力和動力強度，保證錨具下混凝土支承能力符合規(guī)范限值。根據外索使用特點，錨具分為永久式和可調式兩大類，永久式錨具適合于體外預應力鋼筋同混凝土存在局部粘結的結構之中?？烧{式錨具分為不可重復張拉和可重復張拉兩種，多采用大直徑預埋鋼管將鋼絞線同混凝土全分開，利用工作錨板和螺母傳遞錨固力。

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