戚艳丽

摘要：本文对体外预应力加固技术在桥梁中的施工方法作了简要的分析，以供参考。

关键词：路桥施工；体外预应力；技术加固

Abstract: in this paper, the in vitro prestressed strengthening technology in bridge construction method of the brief analysis of for your reference.

Keywords: road &bridge construction; The external prestressing; Technology reinforcement

中图分类号： U213.1+5 文献标识码：A文章编号：

1、体外索加固桥梁设计方法

1．理论

为了满足加固后旧桥承载力的需要，体外索一般采用折线形，同时满足梁正截面抗弯强度和抗剪强度的要求。体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。体外索布置（如图1）所示。体外索加固桥梁受弯构件时，可按偏心构件验算梁的承载力；按无粘结部分预应力混凝土结构，认为截面受弯破坏时，梁内的非预应力钢筋达到屈服，而预应力钢筋达不到极限强度，验算使用阶段的应力及结构的变形；按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。在正使用极限状态的各项指标计算时，按整体变形协调条件计算在外载作用下预应力筋的应力增量。

图1 体外索布置图

2、桥梁加固设计实例

某大桥为平均跨距L 为13m 的钢筋混凝土T 型梁桥，原设计荷载为汽-10 级、拖-60。由于船体的撞击，下缘混凝土破损，部分混凝土脱落，已出现纵向贯通裂缝，主钢筋已严重锈蚀。加固时，首先凿除松散混凝土，用钢丝刷清锈处理，采用挂模浇筑C40 混凝土修补完整，然后施加体外预应力加固，加固后桥梁承载能力要求提高到汽15 級。T 型主梁翼缘宽178cm，翼缘厚12cm，梁肋宽18cm，受拉Ⅱ级，钢筋面积为44.27cm 2，采用C25 混凝土，体外索布置如图1 所示，支点距转向块L3 为180cm，转向块的间距L2 为840cm，端锚固点距转向块L1 为150cm，中心轴距梁上边缘y0u 为19.14cm，中心轴距梁下边缘y0d 为60.86cm，h1 为端锚固点至中心轴距离，h2 为转向块至中心轴距离。每T 型梁配置4 根无粘结预应力钢绞线，共16 根。为了使每片梁受力均匀，采用两端分2 次张拉，固定端与张拉端交叉布置。预应力钢绞线的张拉控制应力为855mpa，有效预应力为62,215mpa。加固后桥梁，采用前轴为55kn、后轴为155kn，两辆载重汽车进行现场荷载试验。对主梁跨中挠度、钢筋和混凝土的应力进行分析，并确认其加固效果。部分实测结果见表1~表2。

由表1 数据表明主梁跨中挠度为5.43mm，满足桥梁规范要求静活载挠度不超过（1/600）l 的要求，校验系数满足0.6~0.9 旧桥鉴定的要求。结构具有足够的抗弯刚度，达到汽- 15 荷载标准作用的使用要求。

表1 主梁跨中桥度比较

表2 加固前后混凝土应力比较MPa

表中，σL 为汽车荷载产生的应力；σp 为预应力产生的应力；σ为总应力。由表2、表3 数据表明：施加预应力，使主梁的上边缘混凝土产生拉应力和下边缘混凝土产生压应力，则上边缘混凝土总压应力值与下边缘混凝土总拉应力值都减小。钢筋的校验系数满足0.4-0.8 旧桥鉴定的要求。采用体外预应力加固后，从加固前汽-10 级荷载提高到加固后汽- 15 级荷载标准，加固效果是非常显著。荷载试验表明：在汽- 15 荷载标准作用下，加固后桥梁的抗

表3 钢筋实测应力与理论计算值的比较

弯承载能力系数为1.51，达到加固要求，该加固方法是可行的。

3、施工过程

1．钻孔与碳纤维粘贴

在T 型梁的腹板钻孔洞时，避开梁中受力钢筋.洞口周围粘贴了30cm×30cm 碳纤维，以增强混凝土的局部抗压能力。3.2 穿索与预应力张拉首先对每根无粘结钢绞线贴上编号标签，逐根将钢绞线穿入钢栓孔洞中，并调整至最佳位置。然后安装锚杯和夹片外螺母，将千斤顶和张拉配件安装就位，最后进行预应力张拉。张拉程序：0→10%σcon（读初始伸长值并作张拉程序：0→10%σ（测量伸长值l3 作记录）→σcon（测量伸长值l3 并作记录）→卸荷至零。采用一端张拉

法对钢绞线在梁两侧各一根进行对称张拉。张拉时，采用张拉力和预应力筋伸长量双重控制。张拉过程中，跟踪观测每片主梁的跨中挠度和裂缝闭合情况，挠度记录见表4。

表4 主梁跨中挠度mm

量取千斤顶活塞的伸长量l1 张拉达20%σcon 时再量取千斤顶活塞的伸长量l2，二者之差为钢索的实际推算伸长量。张拉应力达100%σcon，再量取千斤顶活塞的伸长量l3，l3 与l1 之差为钢索的际张拉伸长量。实际张拉伸长量与实际推算伸长量之差，与理论伸长相比误差不超过+10%，-5%。预应力张拉记录见表5。

表5 预应力张拉预应力张拉的理论伸长量计算按规范要求进行，采用平

均张拉应力法即：

式中，Fp 为平均张拉力；L，Ap，Ep 分别为预应力钢绞线计算长度、面积和弹性模量单根钢绞线的张拉力分别为120kN（2 片中梁）、100kN（2 片边梁）；初应力取张拉力的10%，即分别为12kN，10kN。由表4、表5 数据可以看出，张拉时，跨中向上挠度实测值与理论计算值吻合较好，说明理论计算的正确和施工质量的可靠。

4 体外预应力加固施工要点

4.1 放样定位

4.1.1 滑块垫板及锚固支座位置的放样定位

沿梁底从锚固实际中心（投影点）向跨中方向量取滑块垫板的中心位置及跨中位置，分别标记在梁底的两侧，并将垫板的平面尺寸绘在梁底面上，标出有关螺栓的孔位，在垫板放样中可以不计梁的挠度影响。

4.1.2 上锚固点的放样定位

（1）斜筋上锚固点位于梁顶或梁端面时，以单梁顶（端）面的纵轴线为基准，沿纵桥向测量锚固点距梁端的距离。

（2）锚固点位于梁端时，应量取锚固点距梁底或梁顶面的垂直距离，再沿横桥向对称量取上锚固点的横向距离，标出锚固点的理论位置。由于梁的顶板和腹板中均有钢筋存在，特别是受力钢筋，在进行锚固点放样时，可将锚固点位置适当调整以避开这些钢筋，切记不应将其切断。

4.2 上锚固点设置

当上锚固点设在梁顶及梁端顶面时，需要按设计的斜筋穿出位置，在桥面板或梁顶面凿穿两个具有与斜筋角度相同的斜孔。首先把桥面铺装层凿去，将梁顶面混凝土保护层凿去，露出钢筋，再将锚固垫板处的混凝土进行细凿。按斜孔的设计角度做一个凿孔架，将凿岩机的钻杆放入凿孔架的槽内，使钻头中心对准理论锚固点，然后再进行凿孔，以便凿好斜孔。上锚固孔凿完之后，将梁顶面混凝土清理干净，除去混凝土碎渣。然后，在开凿后的混凝土表面涂一层环氧胶液，再用环氧水泥砂浆铺平。最后将上锚固设在梁顶时，应保证锚垫板的上表面与梁顶面平齐，或略低一点，以确保锚固点上有尽可能厚的混凝土保护层。

4.3 转向装置

转向装置是实现体外索加固的重要构件，其传载方式和自身性能也是影响预应力施加效果的关键。体外预应力混凝土结构的预应力筋必须通过转向装置改变方向，从而形成设计的预应力筋曲线形式。在转向装置与预应力筋的接触区域，由于摩擦和横向力的挤压作用。如果转向装置设计不合理或构造措施不当，预应力钢材容易产生局部硬化和摩阻损失过大。转向装置的设计要求预应力筋在折角点的位置必须高度准确，避免产生附加应力，转向装置在结构使用期内也不应对预应力钢材有任何损害。另外，转向装置的加工应在加工厂进行，严禁在现场加工，现场安装中，要严格按图纸进行，在运输及焊接过程中，应采取措施防止焊接变形，穿束前应拉线确定安装是否合适。