浅谈桥梁加固技术及体外预应力加固技术
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中图分类号： K928 文献标识码： A 文章编号：
桥梁在荷载的长期反复作用下开裂,或因用钢量不足而造成超规范的裂缝，是桥梁建设中常见的一种病害，如果不及时采取措施进行加固维修，位于裂缝处的钢筋将逐渐锈蚀剥落，钢筋截面积将减小，钢筋与混凝土间的结合性能将降低,给结构使用造成安全隐患，因此桥梁加固维修成为一个日益迫切的需求，但由于在国内尚缺乏此方面的技术规范，所以桥梁加固维修技术实践经验的总结和理论的进一步完善已迫在眉睫。
加固原因
1)旧桥梁原有的设计标准低,不能满足现在发展了的车辆通行要求。随着桥梁设计规范的不断发展,公路桥梁的设计荷载已由汽)6级、汽)8级、汽)13级发展到汽)15级、汽)20级及汽)超20级,并且仍有继续增大的趋势。据调查分析，全国的国道、省道和县级公路的永久大、中型桥梁中,设计荷载达到汽)20级、挂)100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%，汽)10级、履带50级及以下荷载标准的桥梁占9.17%，其余84.3%的桥梁基本上是汽)13级和汽)15级荷载标准。2)由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融、盐害等),使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。3)桥梁的使用年限长，接近其使用寿命。我国在20世纪60年代~70年代修建的桥梁,大部分仍在服役，由于年久失修、失养，已不适应交通量日益增长的需要。4)外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20%以上的桥梁出现安全隐患。5)新建桥梁由于勘察、设计及施工的问题而无法满足使用要求以及新桥的使用功能发生改变，也是桥梁需要加固的重要原因。6）相对于其它的降低桥梁裂缝的方法较为经济耐用。
常用加固方法
体外预应力结构与体内预应力结构本质的区别在于体外预应力结构的预应力筋布置主体结构之外，因体外预应力索通常为由多根钢绞线组合成的集中钢索，故称为体外预应力索。体外预应力加固通常是在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端，通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个析架体系，成为一次超静定结构，施加体外预应力，抵消部分恒载应力，起到卸载的作用，从而较大提高桥梁结构的承载能力。
2.2加大截面加固法
加大截面加固法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土，这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。加大截面加固法一般采用两种方式：1)加厚桥面板；2)加大主梁梁肋的高度和宽度。该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2.3粘贴碳纤维布加固法
碳纤维增强复合材料是一种性能优良的混凝土结构加固材料，它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗疲劳等优点其加固法是利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件表面，形成复合材料体，通过碳纤维布与结构的协同工作，达到对结构补强加固及改善受力性能的目的。
2.4粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法，其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
坚固耐用；2)施工快速；3)简捷轻巧；4)灵活多样；5)经济合理。
2.5增加横向联系加固法
通过增设桥梁横向联系，改善上部结构的荷载横向分布规律，从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。一般用于无内横梁或少内横梁的T形截面及工字形截面梁式桥，工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。
2.6锚喷混凝土加固法
从隧道施工中转化而来的加固方法，主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。
体外预应力加固简介与计算方法
3.1体外预应力加固简介
体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢束张拉而产生的预应力。体外预应力技术是后张预应力体系的分支，是无粘结预应力结构技术的一种。体外预应力经过20余年的发展和工程应用,目前已形成有粘结体外预应力和无粘结体外预应力两种应用体系，有粘结体系的管道的铺面质量及其水密性容易检查和控制，预应力摩阻损失小；无粘结体系的单根无粘结筋的摩阻损失极小，可采用单根张拉工艺,张拉设备体积小，容易操作，预应力筋有多层防护。因此，其耐腐蚀性和防护性安全可靠；另外，在使用期间可重调预应力值，更换预应力筋。
体外预应力结构的优点：(1)能够调校和控制体外索的应力，便于检查腐蚀情况保证在必要时能够替换钢绞线束；(2)在箱梁的壁内不存在预应力管道,使得混凝土容易浇筑，不会因为预留孔的存在而减低承压能力，因此能尽可能地减小箱梁壁厚，减轻结构自重；(3)对于某类型的结构，如预制箱梁结构，使用体外索可以简化及加速桥梁的建设速度，降低建造成本；(4)简化了曲线预应力筋，减少了摩阻损失。
3.2体外预应力计算方法
3.2.1体外预应力加固体系的力学分析
用力法求解体外预应力加固体系内力时，以活载引起的水平钢筋拉力增量为变量，切断水平筋而得到基本结构，计算得到水平钢筋承担的力之后，可进行体外索的配置，由水平钢筋的张力估算出预应力筋的用量，最后校核计算结果。
3.2.2加固体系正常使用阶段验算
（1）钢筋应力验算：根据应力控制条件来判断是否满足要求。（2）裂缝验算：采用直接控制裂缝宽度的方式计算，求最大裂缝宽度。（3）挠度验算：根据《公路桥涵设计通用规范》（JT－GD60－2004），控制的活载挠度为：fk＝fa＋fxp≤L/600。
3.2.3求解加固体系的预应力损失
预应力损失的计算主要包括摩阻力引起的预应力损失；锚具变形引起的预应力损失；温差引起的预应力；分批张拉由于混凝土弹性收缩引起的预应力损失；钢筋松弛引起的预应力损失；混凝土收缩与徐变引起的预应力损失。
结术语
各种桥梁加固实例表明，体外预应力加固体系是最常用的桥梁加固方法，其优点是：①受力明确、施工简单、不影响正常交通；②维护修补方便，可以随时更换预应力筋；③能够大幅度提高旧桥的承载能力；④对原桥的结构损伤很小，可以做到不影响桥下净空，且不增加路面标高。
参考文献
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2 徐栋,项海帆.体外预应力桥梁的力学性能及其影响因素分析〔J〕.桥梁建设, 1999, (3): 1-4, 7.
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