体外预应力在混凝土连续梁桥加固中的应用

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发布时间：2021-10-22

资料介绍

随着我国交通事业的发展，越来越多的桥梁
在运营多年后即出现诸如混凝土构件开裂等各种
病害，亟待维修加固处理。其中以混凝土梁桥较
为常见，病害也较为突出。针对其结构病害，目前
常用的加固方法主要有增大截面法、粘贴钢板／纤
维法和体外预应力法，必要时也可通过改变结构
体系来改善其受力状态。在上述几种方法中，体
外预应力法因其技术水平较高，施工难度较大，一
般较少采用，但随着近年来大跨径桥梁的病害越
来越突出，在全国范围内也出现了不少采用体外
预应力加固的成功范例，某高速公路一座四跨预
应力混凝土连续梁桥的加固即采用了该法。
1 体外预应力体系组成
一般来说，体外预应力体系由体外预应力索、
转向系统、锚固系统和防腐系统四部分组成。
体外预应力索(体外索 )是体外预应力体系的
主要传力构造，由体外预应力钢束及其外护套等
组成，也可采用热挤高密度聚乙烯(HDPE)钢绞线
或钢丝成品索。体外索通过转向系统完成折线索
的布置，通常采用混凝土结构，内设转向器，转向
器又有整体式和分丝式之分。体外索通过锚固系
统锚固于梁体，根据实际情况可采用混凝土结构
或钢锚箱，锚具有可调、不可调和可换、不可换之
分。防腐系统是整个体外预应力体系长期正常工
作的保证，对结构的耐久性和桥梁运营安全有着
重要影响，包括体外索自身的防腐和锚固区段的
防腐。
在体外索自由长度较长时，为了减小因运营
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车辆引起的索体振动对体外索及结构的不利影
响，通常还设置减振系统。
2 体外预应力法加固
体外预应力法加固属主动加固，通过施加体
外预应力以改变结构应力状态，提高构件承载力，
改善梁体线形。该法仅适用于混凝土抗压强度较
高的结构，根据《公路桥梁加固设计规范》，其混凝
土强度等级不应低于 C40。
由于施加体外预应力将主动改变梁体原有
的应力状态，预应力施加过大可能导致主梁受力
更为不利，而施加太小则达不到加固效果，需要
根据结构现有应力状态合理地施加预应力，因而
对结构受力状态的准确模拟显得尤为重要。在
有条件的情况下，可通过针对性的结构现场荷载
试验来推定构件刚度分布等主要结构参数，还可
以根据主梁实测线形、梁体实际裂缝分布等来推
定结构预应力损失的情况。但是上述推定均在
一定的假设基础上，不能也无法完全反映结构的
真实受力状态，因而在采用体外预应力法进行加
固设计时采用 “包络设计 ”的思想是必要的也是
可行的。
从近年大跨径预应力混凝土连续结构呈现的
病害来看，主要表现为顶板纵向开裂、腹板斜向开
裂、施工缝开裂、合拢段开裂以及主梁下挠等，究
其原因，主要与结构自身的构造特点、设计理念的
局限性、施工工艺及控制以及桥梁运营期间的实
际荷载等有关。采用体外预应力法可以弥补结构
部分的额外预应力损失，改善梁体应力分布，促进
裂缝的闭合，提高结构的耐久性、整体性及刚度