【摘要】預(yù)應(yīng)力加固即在加固過程中建立永久的，與外部荷載作用相反的內(nèi)力以及內(nèi)應(yīng)力，以達(dá)到消除結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的小部分的外力，改善預(yù)應(yīng)力在不同條件下的變形性能，提高公路、橋梁的堅(jiān)固強(qiáng)度，從而提高承載力，確保結(jié)構(gòu)安全地工作，達(dá)到加固的主要目的。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)；公路橋梁施工；應(yīng)用

引言：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類重型車輛數(shù)目爆發(fā)式的增長，加重公路橋梁的負(fù)擔(dān)。一部分舊橋在設(shè)計(jì)之初就缺少長遠(yuǎn)的計(jì)劃，甚至部分老化、破損嚴(yán)重。對已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸要求的舊橋，研究相關(guān)的維修與加固方法并要求進(jìn)行施工，提高橋梁的承載力，確保交通安全運(yùn)輸。預(yù)應(yīng)力加固即在加固過程中建立永久的，與外部荷載作用相反的內(nèi)力以及內(nèi)應(yīng)力，以達(dá)到消除結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的小部分的外力，改善預(yù)應(yīng)力在不同條件下的變形性能，提高公路橋梁的強(qiáng)度，從而提高承載力，確保結(jié)構(gòu)安全地工作，達(dá)到加固的主要目的。

1.公路橋梁橋梁加固的原則

由于我國還處于發(fā)展中國家，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)還不完善。國家的發(fā)展還需要大量的資金。如何在有限的資金范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)橋梁維修加固就有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

現(xiàn)在對橋梁實(shí)行維修加固一般采用的原則是： 在維修加固前，先對橋梁的劣化程度與受損情況進(jìn)行檢測并詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，出具橋梁缺陷檢測報(bào)告。依據(jù)實(shí)際報(bào)告對橋梁進(jìn)行安全性能評估，確定橋梁實(shí)際的運(yùn)輸能力，判斷損傷情況是否影響橋梁的承載力和耐久性。在加固時(shí)考慮原材料的耗費(fèi)，施工的進(jìn)度，是否會影響交通運(yùn)輸，能否提供橋梁的承載力和耐久性等方面； 通過加大橋梁構(gòu)件來提高整座橋梁承載能力，一般不改動橋梁結(jié)構(gòu)的原有形式。確保橋梁加固的前提下兼顧施工的經(jīng)濟(jì)性。在選擇橋梁加固方式時(shí)，要結(jié)合舊橋的現(xiàn)狀，橋梁是否出現(xiàn)承載能力減弱，以及日后通過該橋的交通量，可以參考已經(jīng)成功完成加固橋梁的施工方案； 如果采取擴(kuò)大和增加橋梁的構(gòu)件斷面來進(jìn)行加固，必須考慮增加部分和橋梁本身的結(jié)合效果。

2.體外預(yù)應(yīng)力加固常用方法

2.1橫向收緊張拉法

鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁的兩端間隙很小時(shí)，為了避免在梁的端部張拉，一般采用橫向收緊張拉法。此法是在梁的下緣對稱梁中線安裝預(yù)應(yīng)力筋，在距梁端適當(dāng)距離處彎起并通過支點(diǎn)錨于梁端的錨固鋼板上，錨固鋼板呈U形套在梁端的下翼緣上。水平段的預(yù)應(yīng)力筋用撐棍分成若干段，兩端的撐棍還起到支點(diǎn)的作用。在每段中點(diǎn)用拉緊螺栓將兩對稱筋收緊，收緊的過程中拉桿即產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，結(jié)果梁受到錨固鋼板傳來的預(yù)壓力和預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的負(fù)彎矩由于體外索多為水平的直線形，在梁的兩端向上彎曲不多，因而這種加固方法只能有效的減小梁中的正彎矩，而對減小梁端的剪力幫助不大。

2.2縱向張拉法

縱向張拉法是沿預(yù)應(yīng)力筋的軸線施加預(yù)應(yīng)力的方法。預(yù)應(yīng)力筋沿梁底布置，到梁的兩端設(shè)導(dǎo)向塊處彎起，錨固于梁的腹板或頂板上，再沿梁底或梁頂進(jìn)行縱向張拉，以減小梁端的剪力。縱向張拉錨固構(gòu)造主要有兩種，梁頂錨固和腹板錨固。體外預(yù)應(yīng)力筋張拉方法與其構(gòu)造形式有關(guān)，張拉位置可以在梁頂沿斜筋方向張拉，亦可在梁底沿水平方向張拉。其張拉程序與預(yù)制混凝土梁的相同。

2.3豎向頂撐張拉法

在梁端底部設(shè)置U形鋼錨固板，沿梁底設(shè)置拉桿，拉桿兩端焊在鋼錨固板上，在梁的1/4跨徑及跨中（或跨間橫隔板）位置設(shè)置張緊夾具，張緊夾具安裝在固定于梁腹或橫隔板上的承托架上給拉桿施加預(yù)應(yīng)力，當(dāng)拉桿達(dá)到設(shè)計(jì)應(yīng)力值后，用鋼筋混凝土墊塊在拉桿與梁底面加緊，以固定拉桿位置并保持張拉力，卸除張緊夾具和承托架并做好拉桿的防銹處理。預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法。一般沿梁肋側(cè)面按某種曲線（拋物線等）線形設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絲束。為保持曲線線形并固定鋼束位置，在梁底每隔一定間距（50～100cm）設(shè)置一個(gè)定位箍圈（有梁底向上兜），或者在梁肋側(cè)面埋設(shè)定位銷。鋼絲束的兩端頭則穿過梁端翼緣板上的斜孔伸至梁頂錨固。為防止鋼絲束銹蝕，預(yù)應(yīng)力鋼絲束應(yīng)放在保護(hù)導(dǎo)管內(nèi)或張拉后在鋼絲束周圍用混凝土包裹。

3.高強(qiáng)復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系

目前，工程上應(yīng)用的高強(qiáng)復(fù)合纖維主要有芳倫纖維及碳纖維（FRP），由于碳纖維材料在橋梁加固中的應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，故本文主要介紹碳纖維預(yù)應(yīng)力加固。

3.1問題提出

工程上采用較多的是在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)或抗剪薄弱區(qū)域，直接粘貼纖維的加固方法。就實(shí)際工程中大量遇到的承載力加固而言，采用在受拉區(qū)直接粘貼碳纖維布的被動加固方法，后加補(bǔ)強(qiáng)材料是不能充分發(fā)揮作用的。按照分階段受力特點(diǎn)，直接粘貼的后加補(bǔ)強(qiáng)材料只承擔(dān)活載內(nèi)力；與原梁鋼筋相比，其應(yīng)變嚴(yán)重“滯后”。極限狀態(tài)下，其強(qiáng)度的發(fā)揮程度受原梁變形的限制，一般情況下達(dá)不到其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3.2作用原理

為了提高碳纖維材料的利用效率及增強(qiáng)舊橋加固效果，對碳纖維材料施加預(yù)應(yīng)力是一種有效的辦法。碳纖維預(yù)應(yīng)力加固的作用原理為，利用錨固粘貼于被加固梁體上的碳纖維布條（或板條）對梁體施加預(yù)應(yīng)力，改善加固梁的受力狀態(tài)，其關(guān)鍵技術(shù)是解決適應(yīng)于橋梁現(xiàn)場施工的預(yù)應(yīng)力纖維布（或板）的張拉、錨固問題。目前，這種加固體系尚處于試驗(yàn)研究階段。

3.3技術(shù)特點(diǎn)

①高強(qiáng)高效。由于FRP優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強(qiáng)度、高彈性模量的特點(diǎn)來提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達(dá)到高效加固修補(bǔ)的目的。

②線膨脹系數(shù)與混凝土接近，保證了溫度變化時(shí)，F(xiàn)RP與混凝土可以協(xié)同工作。

③施工便捷、工效高、沒有濕作業(yè)，不需大型施工機(jī)具，施工占地少，施工效率高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，粘貼FRP是粘貼鋼板施工工效的4～8倍。FRP輕質(zhì)柔軟，易貼附，與粘貼鋼板相比其施工質(zhì)量更易保證。

④不增加構(gòu)件的自重和體積。FRP質(zhì)量輕且厚度很薄，經(jīng)加固修補(bǔ)后的構(gòu)件，基本上不增加原結(jié)構(gòu)的自重和尺寸，也就不會減少建筑物的使用空間。

⑤具有很好的耐腐蝕性和耐久性能。試驗(yàn)表明：碳纖維、玻璃纖維和芳綸纖維具有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抵抗建筑物中經(jīng)常遇到的酸、堿、鹽等對結(jié)構(gòu)的腐蝕。使用此材料加固后，不僅不需要對其進(jìn)行定期維護(hù)，而且其本身更可以對內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用。

⑥適用面廣?？蓮V泛用于各種結(jié)構(gòu)類型（如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁隧道、涵洞、煙囪等）、各種結(jié)構(gòu)形狀（如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等）、各種結(jié)構(gòu)部位（如梁、板、節(jié)點(diǎn)、拱、殼、墩等）的加固修補(bǔ)，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，這是目前任何一種結(jié)構(gòu)加固方法都不可比擬的。

4.有粘結(jié)性質(zhì)的預(yù)應(yīng)力加固體系

用錨固在所加固體上的一些預(yù)應(yīng)力筋，對構(gòu)體來施加部分預(yù)應(yīng)力，再噴注相對較高的抗拉強(qiáng)度較大的砂漿，使得預(yù)應(yīng)力筋跟被加固物體可以粘結(jié)為一體，構(gòu)成具有粘結(jié)性質(zhì)的預(yù)應(yīng)力加固體系。與體外的預(yù)應(yīng)力加固體系相比較，它的突出點(diǎn)有：

4.1可以最大限度地發(fā)揮出在后加補(bǔ)強(qiáng)材料上面的功能，從而提高材料的利用效率。

4.2高性能砂漿的保護(hù)層的功能就是保護(hù)好鋼筋，使之避免被銹蝕，從而提高使用的耐久性，延長使用壽命。

4.3在小錨具跟高性能復(fù)合形式的砂漿粘結(jié)的相互作業(yè)下錨固鋼筋，施工作業(yè)才能夠更加安全、可靠。

5.結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展與機(jī)械的持續(xù)創(chuàng)新，預(yù)應(yīng)力方面的技術(shù)也變得越加的成熟，除了對以前施工技術(shù)的改造外，還持續(xù)不斷地出現(xiàn)了一系列新穎的施工手段。施工的所需設(shè)備也變得愈加齊全愈加配套，生產(chǎn)的能力跟施工的精度變得愈加精準(zhǔn)，施工的隊(duì)伍也將會變得更加機(jī)械化和專業(yè)化，質(zhì)量更加系統(tǒng)化。