1、预应力技术在桥梁加固中的应用探讨【内容摘要】近年来，随着我国经济的发展，交通运输负荷不断增大，有相当一部分桥梁设计标准已经不能满足行车密度和车辆载重的要求，陈旧、老化、强度降低等问题严重影响着桥梁的正常使用。本文就预应力技术在桥梁加固中的应用进行了探讨，具有一定的理论价值和实践价值。 【关键词】预应力技术 桥梁加固 应用研究 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 我国现在的公路桥梁绝大部分是建国以后建造的，目前多数已经有了二三十年的桥梁，经过数十年的使用，这些桥梁遭受风吹雨打、流水侵蚀、环境影响、荷载冲击、机械磨损等，或多或少的都受到了破坏，一些桥梁甚至出现基础下沉
2、或结构破坏现象，桥梁病害和损伤极为普遍。此外，既便是保养较好的桥梁，由于建设时期设计荷载标准较低，在交通荷载迅速增加的情况下，已经不能满足使用要求，桥梁加固已经刻不容缓。预应力技术能有较提高构造本身刚性，减少振动及弹性变形，提升原本抗性，应用于桥梁加固中能起到很好的效果。下面，本文就体外预应力技术在桥梁加固中的应用进行一番浅要的探讨。 2 体外预应力技术在桥梁加固中的基本构造 目前，体外预应力技术在桥梁加固中的应用较为普遍，加固方法也较多，但其基本构造都相差无几，主要由以下几部分组成： 2.1 水平筋 水平筋也叫水平拉杆，通常由高强度钢筋、钢丝束、钢丝绳等构成。水平筋能从梁底部施加纵向预应力，
3、对梁体产生反向弯矩，从而抵消一部分由梁体自重和荷载产生的弯矩，以提高梁的承载力。如果是利用高强螺纹粗钢筋作为水平筋，需要在水平筋的两端做粗制螺纹并以螺母进行锚固。如果是利用高强钢丝束作水平盘，一般将钢丝束两端锚固在梁顶端部，其纵向线性利用梁底两端箍筋来固定。如果是采用钢丝绳作为水平筋，则可以利用锚固锁将其锚固在主梁腹板上，在张拉完成后利用钢丝夹头锁固或者将钢丝绳两端锚固在梁底滑块上。 2.2 斜筋 斜筋通常用高强粗钢筋或槽钢制作，也叫斜杆，在斜筋下端利用梁底滑块和水平盘连续接，斜筋上端则锚固在梁端顶部或者梁端腹板上。不同于水平筋，斜筋主要为梁端部位提供负弯矩和预剪力，以此提高梁承载能力。如果水
4、平筋采用钢丝束或者钢丝绳时，可以将余筋同水平筋连为一体，而不用再单独设置斜筋。 2.3 锚固系统 在体外预应力桥梁加固中，所采用的锚固系统有可更换和不可更换两类，采用不可更换锚固系统，钢索不能更换和调整，通常在预应力筋与混凝土结构存在离散粘结的桥梁结构中使用。可更换锚固系统中，锚具和混凝土结构是相互隔断的，在可更换锚固系统中必须注意固位置与转向结构。 3 体外预应力加固的锚固方式 3.1 梁顶锚固方式 当桥梁交通量较小可以短期限制交通，或者桥下锚固作业难度较大的情况下，可以采用梁端锚固的方法，将斜筋上端锚固于桥面板或者梁端顶面上角位置。当斜筋锚固在桥面板顶面时，要先在桥面板和端横梁上开凿斜孔，
5、斜孔方向应当同斜筋倾斜方向一致。将斜筋穿进斜孔之后，要在斜孔周围凿出钢垫板槽，并用环氧砂浆将钢垫板粘牢在桥面板上。在张拉斜筋时，利用螺母通过楔形垫块，将斜筋锚固在桥面板上。最后，利用混凝土将锚头封闭。采用梁端顶面锚固的方法，要先将梁端顶部桥面板混凝土凿除部分，并凿出和斜筋倾斜方向垂直的斜面，同时在开凿出同斜筋方向相同的斜孔，利用环氧砂浆将角钢或者槽钢做的支撑垫座固定在凿出的梁端斜面上，再将斜筋穿过斜孔，利用千斤顶张拉后用螺母将斜筋锚固在垫板上，再用混凝土封闭锚头。 3.2 腹板锚固方式 如果桥梁交通量过大，采用梁顶锚固方法将会中断交通时，在桥下便于施工的情况下，可以利用腹板锚固的方法，将斜筋上
6、端锚固在腹板上。腹板锚固方式有两种，分别是钢销锚固和粘着锚固。在采用钢丝绳或者型钢做为斜筋时，可以先将钢销穿过梁腹板，将钢丝绳或型钢的端头做成扣环或者圆孔，套在钢销端头上，利用钢销来锚固斜筋。在具体应用中，钢销的直径要根据其受力情况与材料强度来计算。钢销不能直接穿过梁腹板，应当先在梁腹板上穿孔并设置钢套管，用环氧砂浆固定好钢套管后，再将钢销穿过钢套管。粘着锚固方式是利用高强螺栓来锚固斜筋，这种锚固方式主要通过高强螺检的摩擦力和环氧沙浆的粘结力来进行，整个系统由螺栓组件、环氧树脂砂浆粘结层、锚固钢板构成，高强度螺栓产生预拉力平紧锚固板、粘结层和梁体，由此产生的摩擦力传递预应力。这种锚固方式传力均
7、匀，对梁体的损伤较小，不过相对来说用钢量较大。 3.3 梁端锚固方法 梁端锚固方法主要应用于横向施加预应力的桥梁加固中，这种锚固方法采用 U 型锚固钢板，先将锚固钢板套在梁端腹板下部，再将斜筋焊接在 U 型钢板之上，利用混凝土的局压强度和预应力筋焊接强度来进行锚固。 4 体外预应力加固的传力系统 采用体外预应力加固技术，其传力系统包括水平滑块、楔形滑块、U 形承托、固定支座几个部分。 4.1 水平滑块 水平滑块传力系统包括活动滑块支座、支撑钢垫板两部分，滑块支座用来连接斜筋和水平筋。水平滑块采用钢铸件或者厚钢板焊接，在支座上设置肋板用以连续接斜筋和水平筋。其主要功能是为了利用滑块的水平滑动，调
8、整斜筋、水平筋间的内力分布，从而达到表面受力的均匀性。 4.2 楔形滑块 楔菜滑块主要应用型钢斜筋中，楔形滑块主要用来连续接水平筋和型钢，通常为钢件焊接，在部分情况下也可采用混凝土浇筑。楔形滑块的作用同水平滑块一样，不过楔形滑块同斜杆是一个整体，同时是沿斜面滑动，其水平滑动量较小。 4.3 U 形承托 U 形承托多应用于型钢斜杆中，主要是为了减少横隔板底部的摩擦力和弯曲作用。通常由钢板弯曲制作而成，套在横隔板底面，利用螺栓和环氧砂浆固定在横隔板上。利用 U 形承托，可以有效解决斜杆梁端横隔板竖向支撑的摩擦力。 4.4 固定支座 固定支座是水平筋的传力系统，通常由钢板和钢管焊接而成，并用螺栓和环氧砂浆固定在梁底面。采用固定支座，主要是为了减少水平筋的自由长度，从而降低水平筋振动。这一传力装置在跨径较大的体外预应力加固中尤其重要求，能有效提高预应力体系的稳定性和可靠性，延长预应力加固体系的寿命。 【参考文献】 1 王朝阳，姚馨源.试析体外预应力技术在旧桥加固中的应用J.才智，2012（28） 2 谢峻，王国亮，郑晓华.大跨径预应力混凝土箱梁桥长期下挠问题的研究现状J.公路交通科技，2007（01） 3 陈旭，杨水峰.自平衡体系在预应力桥梁加固中的应用J.技术与市场，2011（08） 4 王关坤，段文明，陈纪超.粘贴钢板技术在桥梁加固中的应用J.城市建设理论研究，2012（11）
