桥梁体外预应力加固技术

体外预应力加固技术是一种主动加固技术。不仅可以应用于新建工程，更适用于旧结构的改造与加固。体外预应力结构布置灵活，安全可靠，特别是可以在结构正常工作情况下实现调索和换索，是其他结构形式所无法比拟的优点。体外预应力技术以其施工方便、节省材料、降低造价、方便检修且可以大幅有效的提高桥梁承载力等优点，在新时期的桥梁建设及加固过程中发挥了强大的作用。

　 　 体外预应力结构的概念最早产生于法国，体外预应力体系是后张预应力体系的重要的分支之一，是一种使用完全位于构件主体截面以外的预应力束来对构件施加预应力的结构体系。与其它常见的加固方法（如粘贴钢板、粘贴碳纤维布等）相比，体外预应力加固技术是一种主动的加固技术，除了提高结构承载能力以外，还可以增大结构的刚度，减小结构过大的挠度，释放构件内部过大的应力，调整结构的几何形状和受力状态，这些都是其它加固方法所无法实现的作用。



　　体外预应力的特点
　　1、体外预应力的优点各种桥梁加固实例表明，体外预应力加固体系具有以下优点:（1）锚固构件尺寸小，自重增加少，但可有效的大幅提高结构承载能力。
　　（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，便于使用期间维护。
　　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。

　　体外预应力的组成体外预应力系统由锚具、体外索、锚固块、转向块、减振装置等主要五部分组成。
　　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。体外预应力体系的锚固系统最容易产生钢绞线因夹片咬痕引起的疲劳、裸露钢绞线锈蚀等难题，是整个体外预应力系统的关键所在，直接影响着整个体系的安全可靠与耐久性。锚固系统随着预应力钢筋种类的不同而有所不同。
　　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。

　　 根据预应力钢筋是否与外层保护套管粘结，体外索可分为有粘结体外索和无粘结体外索，此处粘结的含义与通常结构中有粘结预应力和无粘结预应力不同，仅表示预应力钢筋与其外层保护套管的粘结关系，整个体外索与结构本身还是无粘结的。常见的有粘结体外索主要由光面钢绞线、外层保护套管和套管内灌注的水泥浆组成，为了获得更好的防腐性能，钢绞线也可采用镀锌钢绞线或者带P E镀锌钢绞线（钢绞线在P E管内不可滑动）。常见的无粘结体外索主要由光面钢绞线、外层保护套管和套管内灌注的油脂或者石蜡组成，钢绞线也可采用镀锌钢绞线、带PE镀锌钢绞线和环氧钢绞线等。至于外保护套管内灌注水泥桨，采用带P E涂油钢绞线（钢绞线在P E管内可滑动）也应属于无粘结体外索。

　　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做的足够大，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。钢锚固块适合施工空间开阔且应力较小的小型锚固块。

　　4、减振装置

　　 体外预应力体系的减振装置用于转向块与转向块或者锚固系统与转向块之间的体外索自由长度大于 8m时，主要目的是减少体外索在动荷载作用下的振动。
　　 减振装置多为内包橡胶的小型钢结构，通过种植螺栓与原桥相联系。

　　5、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。

　 　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式。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。