桥梁体外预应力施工技术

桥梁体外预应力加固技术

1体外预应力技术介绍

1.1概述

随着我国路网及交通运输业的快速发展，发现大量的桥梁经过一段时间的营运后，梁体出现裂缝、下扰等不同程度的病害，造成桥梁承载力明显下降，必须进行桥梁加固，提高桥梁承载力才能满足日益增大的交通量的需要。旧桥加固成为一项迫在眉睫的新时期建设任务。

体外预应力体系是后张预应力体系的重要的分支之一,是指将布置于承载结构主体之外的预应力筋施加预应力所形成的预应力结构体系。桥梁体外预应力加固技术是一种主动的加固技术，通过预应力材料对桥梁结构受拉区施加预应力，消除部分荷载产生的不利内力，提供结构的承载力。体外预应力成为桥梁加固中最有效的加固技术之一，具有良好广泛的应用前景。

1.2体外预应力的特点

1.2.1体外预应力的优点

1、锚固构件尺寸小，自重增加少，但可有效的大幅提高承载能力。

2、简化预应力筋曲线，预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连，减小摩阻损失，提高预应力使用效率。

3、对原结构损伤小，不影响桥下净空。

4、预应力布置灵活，可以根据桥梁病害进行全桥加固也可以进行局部加固。

5、与混凝土无粘结，由荷载产生的应力变化分散在预应力筋全长上，应力变化值小，对结构受力有利。

6、索力根据情况可以进行调整，预应力索可以更换，便于使用期间进行维护。

1.2.2体外预应力的缺点

1、体外索布置在截面外，防腐、保护相对较困难，易受外界影响。

2、锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力大，锚固施工要求高。

3、体外索张拉力较小，不能充分发挥体外索强度高的优点，对锚具及夹片的要求很高。

4、体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致，容易造成预应力损失。

1.3体外预应力的组成

体外预应力系统由锚固块、转向块、体外索、锚具、减振装置等主要5部分组成。

1.3.1锚具

体外预应力体系仅靠锚固端传力，因此体外预应力锚固体系的可靠性和安全性比一般体内预应力锚固体系要高，需使用专用的体外索锚具和夹片。体外预应力的锚具的外观尺寸较普通锚具更大，且还增加了一些辅助配件，如密封装置、防松装置、防护装置等。

1.3.2体外索

体外索主要有光面钢绞线、无粘结钢绞线、平行钢丝、成品索等类型。体外索较多采用无粘结钢绞线，环氧喷涂带PE的单根钢绞线具有良好的耐腐蚀性能，不需要再进行防护，具有很好的适用性。

1.3.3锚固块及转向块

体外预应力体系仅靠锚固块及转向块传力，锚固块和转向块必须和原结构有效连接，传递应力，锚固块及转向块一般采用钢筋混凝土结构和钢结构。

钢筋混凝土结构锚固块采用在原桥结构上钻孔、种植钢筋、浇筑混凝土成型。钢筋混凝土锚固块的外形及尺寸可以作的足够大，保证和原结构能够有效的连接，均匀的将应力传递到原结构，但是对混凝土浇筑质量要求严格，在部分位置混凝土浇筑困难。张拉力大的锚固块均采用钢筋混凝土形式。

钢结构锚固块采用种植锚栓和灌注结构胶的方式将钢锚箱固定在原结构上。钢结构锚固块具有施工快捷的优点，锚固块能够工厂化加工。但钢锚固块安装受原结构施工空间及自身重量的影响，在很多位置不能采用；钢锚固块仅靠锚栓和胶粘剂连接，传力较为集中，结合面容易产生裂缝，且安装很困难。钢锚固块比较适合施工空间开阔且应力较小的小型锚固块。

1.3.4施工机具

体外索的张拉机具根据张拉的要求分单孔千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施工空间狭小或分丝单孔张拉的体外索，整体千斤顶用于整体张拉的体外

索。

简单介绍FASTEN 环氧喷涂带PE钢绞线整体张拉的张拉体系： FASTEN 环氧喷涂带PE钢绞线为新产品，钢绞线的环氧涂层很厚，为避免工作夹片重复多次咬合钢绞线，造成夹片堵塞，引起滑丝现象，采用了张拉期间工作夹片不受力的漂浮张拉体系。

张拉过程中，始终是工具锚1和工具锚2受力，工作锚始终不受力，不咬合钢绞线，直至张拉完成后，使用整体顶压器顶压工作夹片，卸压回油后工作锚及工作夹片才锚固钢绞线。

1.4体外预应力的布置形式

根据原桥的结构形式、施工空间、桥梁病害情况以及采取的加固措施合理选用体外预应力的布置形势。以体外索布置在结构上的位置分，有顶板体外索、腹板体外索、底板体外索等多种形式。以体外索锚固的形式分，有钢结构锚固的体外索和混凝土结构锚固的体外索。

2体外预应力施工实例

2.1芜湖青弋江大桥

芜湖青弋江大桥其主桥为32.5米+2×50米+32.5米预应力混凝土变截面连续箱梁，桥面宽11.5米，箱梁在主墩处截面梁高2.8米，跨中截面梁高1.7米。

加固采用新增箱外腹板体外束，体外索线型和箱梁线型一致，为下弯连续式，通长设置，长度为165m，每侧腹板设置2对，钢束全部采用19Φj15.2mm规格

的钢绞线束。钢束的张拉控制应力采用标准强度的70％，每束19Φj15.2mm规格钢束的张拉力为3477kN。

检测发现桥的承载力明显不足，必须用主动的方式提高承载力，而桥梁箱内的空间有限，设计采用箱梁外腹板加厚20cm然后张拉预应力的方式进行加固，新增体外预应力的方式比较特别。

体外索布置及张拉端示意图

本桥的新增体外索为在箱梁外腹板新增截面内增加预应力，新增腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方式将预应力传递原桥箱梁。体外索的施工工艺和桥梁新建的后张预应力方法一致，故钢绞线的张拉强度达到了材料强度的70％，在体外索施工中很少采用。

具体施工工艺为：

管道放样种植钢筋绑扎钢筋安装预应力管道

穿布钢绞线固定、封闭预应力管道安装模板浇筑混凝土预紧钢绞线安装锚具张拉预应力管道压浆封锚砼

2.2吉林松原松花江大桥

吉林松原市松花江特大桥全长1389米，共分38孔，分孔跨径为（南侧48.2+2×49m）+（30×32.67m） +（北侧4×49+48.2m），南、北两侧的主跨为预应力混凝土变截面连续梁，其余为预应力混凝土简支T梁，加固部位为变截面连续梁