浅谈预应力加固技术及竖向预应力保证措施

浅谈预应力加固技术及竖向预应力保证措施

刘小雨

刘小雨（西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710075）

摘要：现代预应力技术推动了土木工程的快速发展，同时也为桥梁加固提载提供了一种主动的、有效的技术和方法。随着预应力技术的发展，新的预应力施工工艺和材料的出现，使得这一技术和方法在桥梁加固领域的应用前景非常广泛。从质量和安全方面考虑，竖向预应力钢筋有效应力的保证措施值得我们探索和研究。

关键词：桥梁工程；预应力；技术；加固；有效应力；保证措施

1概述

预应力是指在构件（或）结构中预先施加应力，预应力技术则是指预应力的锚固方式锚固与张拉体系（简称张拉体系），包括结构的设计计算、预应力的施加与锚固、预应力材料等方面。

在现代预应力技术的发展过程中，随着预应力筋及预应力张拉锚固体系性能的不断提高，预应力施工艺也在不断完善和创新。因此，预应力技术的应用已使得预应力混凝土结构成为当前世界上最重要、最有发展前途的结构之一。

2预应力加固技术

预应力加固技术类似于分阶段后张预应力的施工方法，即在原结构使用后，部分施加预应力或不施加预应力，在荷载增大后，施加相应的预应力，只不过这部分预应力筋放在结构外罢了。

从另一角度来说，预应力加固法就是在原结构上增加中间弹性支座，以减小原结构内力。

预应力加固法是一种主动加固法，它能通过合适的预应力值来改善原结构的应力变形状态，增加结构构件的承载能力。特别是近年来，随着体外预应力技术的发展，预应力加固技术的理论、工艺更趋完善，使用范围更为广阔。

3常见的体外预应力加固方法及施工工艺

当桥下净空许可时，可采用在梁下设置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）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U形锚固板焊接。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。

（2）纵向张拉法

拉杆两端弯起段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，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。

（3）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。

4我国预应力材料的发展

随着预应力技术的发展和实践经验的积累，预应力筋已开发出多种高强度的品种，配套形成一系列制作、张拉、锚固、保护与防腐蚀工艺，在此基础上开发形成了多种预应力工法和专利技术。

在我国预应力工程中，预应力筋按材料类型可分为：

（1）钢丝；

（2）钢绞线；

（3）钢筋；

（4）非金属预应力筋。

根据预应力筋深加工工艺或施工方法的不同，预应力筋又可分为：有粘结、缓粘结、无粘结和体外预应力筋。

5体外预应力加固的力学特点

预应力加固方法实际上是使被加固结构成为一个带柔性拉杆的超静定结构，与其它预应力结构或其它加固方法不同的是：加固前桥梁所受荷载由恒载和活载组成，预应力筋的张拉控制值是在上部结构的恒载作用下读取的，即带载加固。

因此在计算预应力筋荷载作用下的应力增量时，应仅考虑活载的作用。根据上述受力特点，可将预应力加固桥梁结构分为施加预应力与活载作用两个阶段进行受力分析。

6提高有效预应力的措施

为抵消连续梁桥所产生的部分住拉应力，有效地消除裂缝，应在箱梁腹板设置竖向预应力筋。但是，由于损失较大，实际的永存预应力低于预期值，因此并不能完全防止腹板开裂。该问题的产生有多方面的原因，根据研究，采取综合措施，可以保证竖向预应力效果。

（1）超张拉。

在竖向刚进的设计施工中考虑超张拉工艺，以提高永存预应力，为了避免发生屈服破坏应注意控制最大应力。

（2）二次张拉。

采用二次张拉可以改善预应力损失，减少钢筋松弛和补偿混凝土压缩与收缩徐变引起的预应力损失，预防施工中漏拉少拉的作用。

（3）把握好张拉时机。

主要克服腹板竖向压应力分布不均的缺点，消除“应力空白区”。

（4）做到四轴同心。

施工中尽量使千斤顶、拉杆、预应力筋和垫板的中心保持在同一直线上，以减少锚固回缩量。

7保证有效预应力的改进设计

（1）降低竖向预应力钢筋使用控制应力，并降低其抵抗腹板主拉应力的比例，以保证竖向预应力发挥应有的作用。

（2）重视混凝土和水泥浆水化热对竖直预应力的影响。应力随温度升高而降低，在浆体与预应力筋间具有足够黏结力前，相对张拉时的温升会引起钢筋预应力损失，该损失与钢筋长度无关。

（3）采用钢绞线竖向预应力锚固体系。钢绞线柔性大、布置灵活、锚板与垫板能很好贴合而减少回缩量，以及张拉应力高、伸长量长、在同样回缩量下和精轧螺纹钢相比有效预应力大。

8致谢

本文是在西安建筑科技大学第七批大学本科生科研训练（SSRT）计划项目重点项目：“以预应力度衰变模拟为核心要素的PC模型构件设计方案研究”资助下完成的，特此致谢！

参考文献

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