2018桥梁体外预应力加固技术

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　　摘要：桥梁体外预应力加固技术是在桥梁结构的受拉区施加体外预应力，使其产生与原桥中的不利弯矩方向相反轴向压力和弯矩，以抵消部分自重应力并且减小活载应力，从而提高桥梁的承载能力。
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　　关键词：桥梁 体外预应力 加固 技术
　　
　　中图分类号：TU997 文献标识码：A
　　
　　 随着我国的经济建设迅猛发展，重载车辆逐年增多，超载频繁，桥梁的运营环境严重恶化，再加上设计、施工中一些环节注意不够，导致桥梁出现各种病害 。造成现有桥梁中的相当一部分已经满足不了正常运营的要求。因此，如何选择有效的施工技术加固现有桥梁，具有很大的经济效益。体外预应力加固桥梁结构是一种效果较好 、使用较广的方法 。它是在桥梁结构的受拉区施加体外预应力，使其产生与原桥中的不利弯矩方向相反轴向压力和弯矩，以抵消部分自重应力并且减小活载应力，从而提高桥梁的承载能力 。
　　 体外预应力技术是指将预应力筋布置在结构构件截面之外的预应力技术，是后张预应力体系的重要分支之一。体外预应力的优点有:简化预应力筋曲线,预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连,减小摩阻损失,提高预应力使用效率，预应力布置灵活,根据桥梁病害可以全桥加固也可以进行局部加固，锚固构件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高结构承载能力，与原结构无粘结，应力变化值小，对结构受力有利;体外索可调可换,便于使用期间进行维护。
　　一、体外预应力加固的组成构造特点
　　 组成构造特点：桥梁体外预应力加固体系的形式是多种多样的从构造形式上看，该体系主要由以下几部分组成：水平筋、斜筋、上锚固点、滑块、形承托、水平固定支座。
　　1、体外预应力索，管道和灌浆材料。体外预应力体系采用的预应力索一般由钢铰线组成，包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢铰线以及镀锌钢铰线或外表涂层和外包，防护的单根无粘结钢铰线。体外预应力索管道主要起防腐作用，它通常有两种形式：一是全部采用钢管道，二是钢管与高密度聚乙烯管道相结合的方式，即除在锚固段及转向弯曲段采用钢管外，在其它直线段均采用高密度聚乙烯管道，体外预应力索管道的灌浆材料可分为刚性灌浆材料和非刚性灌浆材料。
　　 刚性灌浆材料通常指水泥非刚性灌浆材料 （如油脂和石蜡） 水泥灌浆是最简单和常用的，它可以适用于与结构有离散粘结的体外预应力结构，也适用于与结构完全无粘结的体外预应力结构，而油脂和石蜡通常用在由普通钢铰线和钢管道组成的预应力系统中，以达到钢索与结构无粘结的目的。
　　2、体外预应力索的锚固系统。体外预应力索的锚固体系一般可分为可更换和不可更换两大类，在可更换的体外预应力锚具中又包括钢索无法放松和放松两种类型。使用无法放松的钢索可以是普通的钢铰线，也可以是单根无粘结钢铰线。使用普通钢铰线时在管道中灌注非刚性灌浆材料 （油脂或石蜡），使用无粘结钢铰线时管道中一般灌注水泥浆。 但两种类型的锚具中均使用防腐材料填密而不使用水泥浆以满足钢索可更换的要求。可放松的类型在锚具后需预留一定长度的钢索以满足钢索放松的需要，这种锚具的体外预应力索只能是无粘结钢索。
　　3、体外预应力索的转向装置。体外预应力索的转向装置是体外预应力索在跨内唯一与混凝土体有联系的构件，起体外预应力索转向的重要作用。
　　二、桥梁体外预应力主要加固技术分析
　　 采用体外预应力对梁式桥上部结构进行补强加固，其作法是在梁体下缘受拉区设置用粗钢筋形成的预应力拉杆或预应力钢束，通过张拉对梁体产生偏心的预应力，在此偏心压力作
　　 用下梁体上拱，荷载挠度减小，改善了结构的受力，从而提高了结构承载力 撑式预应力拉杆（粗钢筋）加固法 当桥下净空许可时，可采用在梁下设置预应力拉杆（粗钢筋）体系进行补强，也可将粗钢筋锚固在从梁端数起的第二道横隔板上，改变支撑点的位置和调整拉杆中的拉力以满足承载力的要求。
　　1、纵向张拉法
　　 纵向张拉法是沿预应力筋的轴线施加预应力的方法 。预应力筋沿梁底布置，到梁的两端设导向块处弯起，锚固于粱的腹板或顶板上，再沿梁沿底顶进行纵间张拉、以减小梁端的剪力。锚固构造：纵向张拉锚固构造主要有两种,梁顶锚固和腹板锚固。
　　 梁顶锚固：锚固前，只在桥面板和横隔梁上开凿与斜筋倾斜方向相同的斜孔，穿过预应力筋后，在斜孔周围按钢垫板的尺寸将桥面板凿成凹槽，用环氧砂浆将垫板粘牢。力筋张拉后锚固在桥面板上，最后将锚头封闭在桥面铺装混凝土内。这种锚固方法的优点是凿开桥面板少量混凝土，即可在桥面进行锚固施工 。
　　 腹板锚固 ：当桥面交通量较大不能中断交通时，可将预应力筋锚固于主梁腹板上，具体的做法有钢销锚固法 、钢板锚固法，钢板锚固方法具有锚固力大、传力均匀，夹持钢板的螺栓孔较小，对梁体无大影响等优点。
　　 预应力筋的张拉：体外预应力筋张拉方法与其构造形式有关，张拉位置可以在梁顶沿斜筋方向张拉，亦可在梁底沿水平方向张拉 。在张拉时应对称桥中线进行 ,对于同一根梁张拉应对称同步进行，使梁的两侧钢筋具有相同的应力状态 。体外预应力的张拉程序与预应力混凝土梁的相同。
　　 体外索的张拉形式主要有千斤顶张拉法 、电热法张拉法 、手动葫芦张拉法等。设计预应力可通过千斤顶读表 、粘贴应变片 、测定索的自振频率以及量测张拉索的变形量等方法测量。
　　 当采用纵向张拉法补强加固时，拉杆钢筋沿梁底部布置，两端向上弯起，它与横向收紧张拉法不同之处在于，拉杆两端弯起段通常都穿过翼缘板上的斜孔伸至桥面，拉杆端部设有丝扣，用轧丝锚锚固于梁顶的锚固槽内，对拉杆钢筋施加预应力可以用旋紧螺帽，端部用张拉千斤顶张拉，拉杆中间设置法兰螺丝收紧扣及电热张拉等手段完成。
　　2、横向收紧张拉法。作为拉杆的粗钢筋分两层布置在梁肋底面两侧，在靠近梁端适当位置上弯起，与固定在梁端的钢制形锚固板焊接，粗钢筋弯起处用短钢筋支撑，纵向每隔一定间距设一道撑棍和锁紧螺栓，通过收紧器将拉杆横向收缩收紧而使拉杆受力，从而在梁体中产生预压应力
　　3、竖向顶撑张拉法
　　 在梁端底部设置形钢锚固板，沿梁底设置拉杆，拉杆两端焊在钢锚固板上，在梁的跨径及跨中（或跨间横隔板）位置设置张紧夹具，张紧夹具安装在固定于梁腹或横隔板上的承托架上给拉杆施加预应力，当拉杆达到设计应力值后，用钢筋混凝土垫块在拉杆与梁底面加紧，以固定拉杆位置并保持张拉力，卸除张紧夹具和承托架并做好拉杆的防锈处理。预应力钢丝束加固法，一般沿梁肋侧面按某种曲线（抛物线等）线形设置预应力钢丝束，为保持曲线线
　　 形并固定钢束位置，在梁底每隔一定间距设置一个定位箍圈（有梁底向上兜），或者在梁肋侧面埋设定位销 钢丝束的两端头则穿过梁端翼缘板上的斜孔伸至梁顶锚固，为防止钢丝束锈蚀，预应力钢丝束应放在保护导管内或张拉后在钢丝束周围用混凝土包裹。
　　4、组合式预应力补强拉杆加固法，这是既布置水平补强拉杆，也布置有下撑式补强拉杆的组合式体外预应力加固方法。
　　 体外预应力加固一般流程图，制作加工各类钢铁件一钢铁件防腐处理、施工放样及钢筋位置探测―放样一制作环氧胶液及环氧砂浆―锚固点、滑块 、固定支座施工一预应力钢索安装及张拉一钢筋接头处理及防腐―恢复桥面及交通。
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