体外预应力加固技术研究

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1、天津建设科技2008·增刊轨道交通体外预应力加固技术研究范峥薛磊韩宗泽(1．天津市地下铁道总公司，天津300051；2．天津第一市政公路工程有限公司，天津300170；3．天津市道路桥梁管理处，天津300171)摘要：文中阐述了体外预应力结构的历史、发展状况；系统地论述了体外预应力结构的力学特征、耐久性、桥梁结构加固及应用前景，详细介绍了梁体的体外预应力加固技术。关键词：体外预应力；桥梁加固；应用中图分类号：U443．17文献标识码：C文章编号：1008—3197{2008)S1—0079—03体外

2、预应力混凝土技术早在1934年即由德1体外预应力的优点国工程师迪辛格尔取得了德国专利，于1937年建成的世界第一座预应力混凝土桥就属于体外预(1)体外预应力加固构件，裂缝、挠度立刻变应力结构。由于当时体外索的防腐问题尚未解小，见效快。决，故该项技术没有得到推广。自20个世纪80(2)钢绞线的强度高，柔韧性好，容易设计成年代以来，随着钢筋防腐措施的改进，体外预应型，施工方便。力技术无论是在新建还是在加固工程中，均得到(3)原有的梁体强度可以充分利用，费用较了广泛地应用，已成为后张预应力体系的重要分低。

3、支之一。(4)普通预应力梁的梁体与预应力钢筋容易我国正处于道路与城市建设的高峰期，体外产生共振，体外预应力结构提高了梁体的抗震性预应力技术具有极大的针对性，尤其在桥梁建设能。中有着巨大地应用前景。体外预应力技术由于(5)筋通过转向块改变方向，能够大大减小摩具有施工方便、经济可靠，预应力筋可以单独防阻损失，提高预应力效率。腐甚至可以更换等特点，近年来，体外预应力梁(6)可以方便地对体外预应力筋进行长期观已被广泛应用于旧桥的加固工程中。众多的工测、维护及更换。程实践证明，利用体外预应力加固旧桥能显著提2

4、体外预应力加固方法高结构承载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态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在主体结构之外。因体外预应力索通常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收稿日期：2008～04—10应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强，并分别锚作者简介：范峥(1977一)，男，工程师，学士，从事交通土建工固在梁的两端，通过设置一定的联结构件使预应程研究。力钢丝束与梁体构成一个桁架体系，成为一次超-·-——79-·

5、-——轨道交通天津建设科技2008·增刊静定结构，施加体外预应力，抵消部分恒载应力，体外预应力混凝土结构的基本组成包括：体起到卸载的作用，从而较大地提高桥梁结构的承外预应力索、管道和灌浆材料；体外预应力索的载能力。锚固系统；体外预应力索的转向装置。见图1。图1外预应力结构的基本组成等级标准为汽一20。3设计计算的步骤和方法梁体为C25混凝土，=2．85×104N／。(1)体外预应力加固体系的力学分析主梁截面尺寸见图2。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

6、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。(2)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图2主梁截面起的预应力损失；钢筋松弛引起的预应力损失；跨中截面主筋面积为A=68．37cm2，梁自重混凝土收缩与徐变引起的预应力损失。及恒载在跨中截面引起的弯矩为=1256．69(3)加固体系正常使用阶段验算kN·m，提高荷载等级

7、后汽车活载在跨中截面产生钢筋应力验算：根据应力控制条件来判断是的弯矩为=1200kN·m。否满足要求；裂缝验算：采用直接控制裂缝宽度加固体系拟采用钢铰线，水平钢筋为同钢绞的方式计算，求最大裂缝宽度；挠度验算：根据线束，单根钢铰线的截面面积为A。l=139mm，《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)，控制抗拉强度标准值为。=1860MPa，张拉控制应活载挠度为：十ix,≤L／600。力取。。=0．55‘=1023MPa。4工程实例(1)计算主梁截面几何性质，跨中截面对下边缘的抵抗矩某桥梁主

8、梁跨径为19．2m，原设计荷载为汽=6．86×107(蛐n3)一15，目前梁体部分混凝土开始脱落，出现了纵向(2)计算活载引起的水平预应力筋增量贯通裂缝，钢筋也开始锈蚀。为了不影响正常的瓦=(1．02×10一。)×A(N)／10．54×10一n交通，拟采用体外预应力来加固，加固后的荷载一8O～一昌一惺天津建设科技2008·增刊789Ol2轨34道5交通∞∞∞∞∞∞∞∞∞(3)体外预应力加固体系在加固时钢筋的总加固体系的挠度验算预应力损失为=26．03≤L／600=32