浅析旧桥体外预应力加固技术优化设计

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1、浅析旧桥体外预应力加固技术优化设计：体外预应力加固技术是近年来广泛采用的一种旧桥加固方法，且得到了认可。但是在实际使用中该方法也存在开裂和持续下挠问题，给其使用带了了一定的不利影响，因此本文就重点对该技术的优化进行了研究，并得到了一定的成果。　　关键词：旧桥；预应力加固；设计　　引言　　旧桥在我国随处可见，其老化、承载力不足以及破损等问题一直困扰着很多单位，很多旧桥因为上述问题的存在轻者出现道路都塞，重则出现垮塌等事故，给人民群众的安全带来极大的隐患。而且随着现在车辆超载等现象越来越频繁，对这些桥梁是一个挑战，大大制约了交通能力的提高和发展，这些情

2、况亟待改变。然而，我国幅员辽阔，桥梁众多，全部重建显然是不可能的，而且限于我国目前的经济状况，选择合理的途径才是最重要的。在此情况下，桥梁的加固技术得到了非常多的应用，而其中体外预应力技术因为节省资金，优点较多，且效果明显，在世界范围内都有大量的应用，是桥梁加固的主要技术手段之一。但也由于该技术历史悠久，很多地方都需要提高和改进，对其优化也是目前的一个客观要求，下面本文就针对该问题进行探讨。　　1体外预应力概述　　体外预应力结构的设计与传统的体内预应力混凝土结构构件具有基本相同的共性，但由于体外预应力的作用，使其又具有特殊性。体外预应力结构的作用机

3、理与无粘结预应力结构是相同的，所以它具有无粘结预应力结构类似的性能。有粘结预应力混凝土梁承受荷载时，任意截面预应力钢筋位置处的混凝土应变增量与预应力钢筋应变增量相等。所以有粘结预应力钢筋的最大应力出现在最大弯矩截面处。无粘结预应力混凝土梁承受荷载时，由于无粘结预应力钢筋和混凝土能发生纵向的相对滑动，其应变增量等于沿无粘结预应力钢筋全长周围混凝土应变增量的平均值。这样，当梁受压区混凝土达到极限应变时，无粘结预应力钢筋的应变增量将比有粘结预应力钢筋的小。梁体破坏时由于无粘结预应力钢筋的极限应力小于最大弯矩截面处有粘结预应力钢筋的极限应力，所以无粘结预应

4、力梁的极限抗弯强度低于有粘结预应力梁。　　对于整体施工的体外预应力混凝土结构，其与体内无粘结预应力混凝土具有基本相同的力学性能，从施加预应力、受荷至消压、开裂直至最后的破坏机理也是相似的，两者差别主要在构造上。适当配置有粘结筋及非预应力筋，对改善整体结构的极限承载能力有较大作用，也可显著改善裂缝状况，增加混凝土塑性变形范围。节段施工的体外预应力混凝土结构力学性能较为特殊。由于接缝的存在，若接缝间无有粘结预应力筋通过，则在承载能力阶段裂缝便难以控制，同时，也削弱了使用阶段结构的抗弯刚度，使其挠度更大。由于非预应力筋在接缝处完全断开，在无体内预应力筋时

5、，体外索成为限制接缝间相对刚体转动的控制因素。因此，最好采用体内、体外混合配筋进行节段施工结构的设计。　　对于旧桥，体外预应力加固法与其他加固方法相比，具有一些独特的加固特点或加固效应。　　①卸载效应　　采用预应力法对结构构件加固后.由于施加的预应力与原结构的外部荷载是反向的，预应力产生的内力对原结构形成反向的平衡荷载，原结构的内力或变形减小，再增加结构的荷载，由两者共同分担，这样就相应地提高了结构的承载力，对于即将破坏的结构，则使结构由临界状态回到安全状态，或延迟结构的破坏，同时结构构件的变形减小，裂缝在一定程度上闭合。　　②弹塑性效应　　增加的

6、预应力杆件系相当于在原结构构件外部增加了一个弹性支座，或使混凝土材料具有更良好的弹塑性，部分卸载后结构的强度一变形曲线退回到弹性阶段;此外，由于加固用钢材具有良好的延性和强化性能，外部杆件能随结构荷载的增加同步地分担荷载，因此，加固后结构的变形性能得到改善，具有明显的弹性特征。　　③协调效应　　材料间应力应变滞后是影响加固效果的最主要因素之一而预应力加固法能使加固材料与原结构有效地结合，提前分担结构荷载，同时使原结构的内力变形减小，在一定程度上减小了新旧材料或结构间的应力应变水平的差距，消除了滞后效应，充分发挥了加固材料强度优势。　　2体外预应力加

7、固技术问题的提出　　(1)与加固前结构相比，桥梁垣载由于体外束加固改造增加的量比不是太少，相反，其增加的垣载量甚至超过了其它的加固方法。体外预应力加固技术对桥梁垣载的增加主要来自于以下几个方面:　　①浇注转向装置增加的混凝土垣载量。　　转向块是体外力筋在跨径内保持设计形状，并可靠的传递索力垂直分力的重要部件，为力筋提供坚固的转向支承，以较小的摩擦力使之顺利转向和传递预应力。具体分类可参见第三章的内容。虽然鞍座块式转向块混凝土的体积小，对结构自重影响并不大，模板构造也较简单。但其受力特点为:预应力筋的竖直(水平)分力有使转向块从梁体拉脱的倾向。由于实

8、际需要提供比较大的体外预应力，故一般采用后两种形式的转向块。对于后两种，在实际连续刚构桥梁的加固中，为了使转向装置据有足够