體外預(yù)應(yīng)力加固

體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力加固法1優(yōu)缺點及適用條件1.1.1預(yù)應(yīng)力加固方法的優(yōu)點（1）施工工藝簡單、干擾交通少、所需設(shè)備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟效益明顯。（2）能較大幅度提高或恢復(fù)橋梁的承載能力。（3）對原結(jié)構(gòu)損傷小，可以做到不影響橋下凈空、不增加路面標高。（4）還能改善結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)。（5）恒載增加較少（6）易安裝、檢查和拆換1.1.2預(yù)應(yīng)力加固方法的缺點（1）對原結(jié)構(gòu)有損傷，對原結(jié)構(gòu)的要求高。轉(zhuǎn)向塊和錨固點存在著巨大的集中力，受力比較復(fù)雜。（2）預(yù)應(yīng)力筋布置在梁截面外部，易受環(huán)境（如溫度、酸性氣體等）的影響。（3）預(yù)應(yīng)力效應(yīng)不如體內(nèi)鋼束（其線形較差）（4）可能會因為延性不足而突然失效。1.2預(yù)應(yīng)力加固方法的適用條件（1）適用于正截面受彎承載能力不足或正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕的情況。

（2）適用于梁抗彎剛度不足導(dǎo)致的梁撓度超過規(guī)范或由于剛度太小導(dǎo)致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的情況。（3）適用于梁斜截面受剪承載能力不足的情況。2.附加影響（1）預(yù)應(yīng)力加固法，實際上是改變了梁體原有受力體系，結(jié)構(gòu)加固以后，新的受力體系在荷載作用下的力學(xué)行為與原來的結(jié)構(gòu)是有差異的。預(yù)應(yīng)力加固完成后，由于預(yù)應(yīng)力的作用，原來的受力結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的卸載現(xiàn)象，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)發(fā)生內(nèi)力重分布。

（2）由于預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向塊和錨固點存在著巨大的集中力，這一區(qū)域的受力比較復(fù)雜。（3）由于預(yù)應(yīng)力加固梁橋時預(yù)應(yīng)力筋布置在梁截面外部，易受環(huán)境（如溫度、酸性氣體等）的影響。3.力學(xué)特點

預(yù)應(yīng)力加固方法實際上是使被加固結(jié)構(gòu)成為一個帶柔性拉桿的超靜定結(jié)構(gòu)，與其他預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或其他加固方法不同的是：加固前橋梁所受荷載由恒載和活載組成，預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制值是在上部結(jié)構(gòu)的恒載作用下讀取的，即帶載加固。因此在計算預(yù)應(yīng)力筋荷載作用下的應(yīng)力增量時，應(yīng)僅考慮活載的作用。根據(jù)上述受力特點，可將預(yù)應(yīng)力加固梁橋結(jié)構(gòu)分為施加預(yù)應(yīng)力與活載作用兩個階段進行受力分析。4.體外預(yù)力筋加固設(shè)計原理和方法體外預(yù)應(yīng)力橋梁的重新發(fā)展，得益于體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的完善。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的特點：主動的結(jié)構(gòu)增強技術(shù);提高極限承載能力;改善結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)。

關(guān)鍵技術(shù)—

新老混凝土的聯(lián)結(jié)、傳力構(gòu)造

體外預(yù)應(yīng)力加固是指運用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)構(gòu)件或原有構(gòu)件中，施加了一定初始應(yīng)力（預(yù)應(yīng)力）的一種加固方法。水平筋和斜筋由二根粗鋼筋組成。斜筋與滑塊固定，通常張拉水平筋牽動斜筋受力。斜筋上端可以錨固在梁頂，圖a；亦可錨固在腹板上，圖b。水平筋和斜筋由一根鋼索組成，一般用鋼絲繩、鋼絲束或鋼絞線，可用手動葫蘆張拉水平筋，圖c，亦可用千斤頂張拉斜筋，圖d。斜桿采用剛度較大的槽鋼并與楔型滑塊構(gòu)成一體，水平筋可用粗鋼筋、鋼絲繩、鋼絞線或高強鋼絲束。采用張拉水平筋的方式對梁體施加預(yù)應(yīng)力。4.1體外預(yù)力筋加固方法體外索加固體系預(yù)應(yīng)力撐桿加固梁頂錨固端構(gòu)造（上錨固端側(cè)視）

鋼銷錨固構(gòu)造

摩擦－粘結(jié)錨固構(gòu)造

通過在梁體外布設(shè)鋼材的拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯(lián)結(jié)，然后施加預(yù)應(yīng)力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)總承載力顯著提高，且可減少結(jié)構(gòu)的變形、裂縫寬度縮小甚至完全閉合。4.2體外預(yù)力筋加固機理(1)采用預(yù)應(yīng)力拉桿加固鋼筋混凝土梁式橋，張拉預(yù)應(yīng)力如同外力一樣作用在原梁上，起到卸荷作用；(2)體外預(yù)應(yīng)力筋和原梁體的聯(lián)結(jié)方式對梁體的承載力有重要影響；(3)一般加固梁中受拉鋼筋的應(yīng)力已較高，梁的撓度也較大，裂縫也較寬，因而對加固拉桿施加的預(yù)應(yīng)力值越高，越能改善被加固梁的受力狀態(tài)，故加固拉桿張拉控制應(yīng)力宜定得高些?(4)預(yù)應(yīng)力加固與一般預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力損失計算是有區(qū)別的，同時，必須考慮預(yù)留構(gòu)造措施，以便在使用過程中及時調(diào)整加固件的工作應(yīng)力水平。4.3體外預(yù)力筋加固內(nèi)力分析(1)計算求出被補強構(gòu)件提高荷載等級前所受荷載及其引起的內(nèi)力，包括恒載和活載內(nèi)力。(2)計算提高荷載標準后的活載內(nèi)力，并由恒載與活載的組合來驗算加固的必要性。(3)由上面兩項之差得出內(nèi)力的提高值(即需補強加固的抵抗力矩及剪力等)，估算出補強拉桿應(yīng)有的橫截面面積。4.4體外預(yù)力筋加固設(shè)計步驟(4)計算和確定拉桿所必需的張拉力與伸長量。在由拉桿和被加固梁組成的超靜定結(jié)構(gòu)體系中，拉桿產(chǎn)生的作用效應(yīng)增量，可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進行分析，荷載的綜合效應(yīng)等于各種荷載分別作用時的效應(yīng)迭加。承載力驗算。驗算被加固梁在跨中和支座截面的偏心受壓承載力，以及支座至拉桿彎折處或支座附近的斜截面承載力。計算確定施工中控制張拉時需要的控制量。5.構(gòu)造措施5.1平筋亦稱水平拉桿，多由高強螺紋粗鋼筋、鋼絲束或鋼絞線組成，其作用是在梁受拉部位施加縱向預(yù)應(yīng)力，從而使梁截面承載能力提高。5.2斜筋斜筋亦稱為斜桿，多由高強粗鋼筋或槽鋼做成。斜桿一端通過轉(zhuǎn)向塊與水平筋連接，一端錨固于梁端上部或梁端腹板處。斜桿的作用是提供梁端部位的負彎矩和預(yù)剪力。5.3錨固點或錨固橫梁根據(jù)錨固位置和錨固方法的不同，錨固點的構(gòu)造是不同的，加固設(shè)計時，應(yīng)當根據(jù)被加固梁的實際情況作個別設(shè)計。錨固位置破壞的案例：橋下凈空5m，橋面凈寬9m，原為1-21米鋼筋混凝土T形梁橋，2014年曾進行體外預(yù)應(yīng)力加固施工，現(xiàn)該橋的橋東2號、3號、4號、及橋西2號、3號預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固段混凝土塊開裂，有滑動跡象。5.4轉(zhuǎn)向塊轉(zhuǎn)向塊又稱豎向支撐。當斜筋與水平鋼筋非同一根鋼筋時，通過轉(zhuǎn)向塊使兩者連接為一體。當斜筋與水平筋為同一根鋼筋時，體外力筋通過轉(zhuǎn)向塊轉(zhuǎn)向。體外預(yù)應(yīng)力索布置正彎矩索轉(zhuǎn)向塊（未穿索）正彎矩索轉(zhuǎn)向塊（已穿索）負彎矩索轉(zhuǎn)向塊（已穿索）張拉端體外預(yù)應(yīng)力CFRP索加固錨固體系在研制、完善中CFRP片抗剪輔助加固6.施工工序6.1原梁體鋼筋位置探測

體外索加固施工時需對上錨固點，滑塊墊板及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋固定支座的位置進行準確的放樣定位。由于梁的頂板和腹板中均有鋼筋存在，特別是受力鋼筋，一般要適當調(diào)整以避開這些鋼筋。位置調(diào)整后應(yīng)對體系重新進行檢算。6.2加固材料及施工現(xiàn)場準備

加工好體外預(yù)應(yīng)力筋、準備好錨固用器材和施加預(yù)應(yīng)力的機械設(shè)備，需要在錨固端設(shè)置橫梁來錨固體外預(yù)應(yīng)力筋，制備用來粘貼錨固和支承鋼墊板的高強粘結(jié)劑，設(shè)置錨固點，錨栓孔打眼。6.3滑塊及墊板施工根據(jù)放樣的轉(zhuǎn)向塊位置，將轉(zhuǎn)向塊部位的混凝土鑿除2cm左右，涂環(huán)氧膠液后用環(huán)氧砂漿找平，把支承板粘貼在轉(zhuǎn)向點。轉(zhuǎn)向塊需設(shè)置錨栓錨固，以確保安全。6.4預(yù)應(yīng)力筋的安裝及張拉檢查完施工機具和預(yù)應(yīng)力錨具、夾具后，按照加固設(shè)計，安裝預(yù)應(yīng)力筋。張拉程序為：

初張力(10%)→逐步加力直到超張拉(105%)→穩(wěn)壓兩分鐘后降回設(shè)計預(yù)拉力(100%)→錨固→卸頂6.5防腐處理加固體系中的主要鐵件如水平筋、斜