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（北京兴创投资有限公司）
【摘要】体外预应力加固技术是结构加固的有效方法之一，现今已被广泛应用于新旧桥梁的加固方面。本文着重对体外预应力加固技术的概念、特点和组成方面做阐述，并结合实例对体外预应力加固技术在桥梁中的施工方法做简要论述。
【关键词】体外预应力；实例；施工方法
在科技高速发展的今天，桥梁在交通中的地位日显重要，而体外预应力加固技术在桥梁加固方面的作用就更加不容忽视。
1 体外预应力的概念简介及其组成
1.1 概念
体外预应力是指，在结构物中，预应力筋全部或部分采用置于结构构件断面外部的无粘结预应力。它主要是通过锚固端和转向构件将作用力传送到结构物。体外预应力结构的概念最早产生于法国，体外预应力技术属于后张预应力体系,是其重要分支之一，是无粘结预应力结构技术的一种。它主要是对位于混凝土截面之外的预应力筋进行张拉，通过体外筋端部锚具和转向块来实现将预应力传送至混凝土结构的这一目的。
1.2 组成
体外预应力主要是由锚具、体外索、锚固块以及转向块、减振装置和施工机具等组成。
1.2.1 锚具
锚具是锚和锚索及其配件的统称，由于体外预应力体系是仅靠锚固端传力的，所以体外预应力锚固体系在安全性能方面的要求就比一般的体内预应力锚固体系的要求高，因此需要使用专门的体外索锚具及夹片。体外预应力的锚具在外观尺寸的设计上和普通锚具相比要大很多，而且还有曾加了辅助配件，像放松装置、防护装置和密封装置等。
1.2.2 体外索
体外索大体上可以分为成品索、光面钢绞线和无粘结钢胶线等类型。其中无粘结钢胶线是在体外索中应用最多的，因为环氧喷涂带PE的单根钢绞线其本身就具有良好的耐腐蚀的特性，所以被广泛应用于现今的桥梁加固中。
1.2.3 锚固块和转向块
锚固块及转向块在体外预应力体系中必须和原结构有效连接，这样才能确保传力，锚固块及转向块在传递应力时主要是采用钢筋混凝土结构与钢结构两种形式。当锚固块的张拉力大时均采用钢筋混凝土结构形式，而钢结构的锚固块则主要适用于施工空间开阔且应力小的小型锚固块。
1.2.4 减振装置
减振装置顾名思义就是为了减少振动，体外预应力体系中的减振装置一般主要是位于两个转向块之间或是转向块与锚固块之间的自由长度较大的体外索上，来达到减振的目的。
1.2.5 施工机具
根据张拉要求，体外索的张拉机具主要可以分为整体千斤顶与单孔千斤顶两种。整体千斤顶主要是用于整体张拉的体外索，而单孔千斤顶则被用于单孔张拉的体外索或者是施工空间较小的体外索上。
2 体外预应力的特点
2.1 体外预应力的优点
首先，体外预应力可以简化预应力筋曲线，由于预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连接，所以可以减小摩阻损失，从而大大提高预应力使用效率。其次，由于预应力布置灵活，因此根据桥梁病害情况就可以实行全桥加固或是进行局部加固，第三，因锚固构件本身尺寸小、自重增加少的特点，可以使结构承载能力得到大幅度的提高。第四，因为与原结构没有粘结，所以变化值就小，这样对于结构受力很有利。最后，由于体外索在使用期间可调可换，所以便于维护。
2.2 体外预应力的缺点
首先，由于体外索是布置在截面外部的，所以在防腐方面易受外界影响。其次因为在锚固和转向区域很容易产生应力集中，造成局部应力大，所以对锚固施工就会要求高；再者，因体外索张拉力小，所以未能将体外索强度高这一优点充分发挥，所以，对于夹片和锚具的要求也很高。最后，由于很难达到体外预应力筋和混凝土变形的一致性，这就容易造成预应力的损失。
3 施工
3.1 设计实例
某钢筋混凝T型梁桥，其平均跨距L为13m，原设计的荷载为汽 - 10 级、拖- 60 。由于长期的船体撞击，导致了下缘混凝土的破损和部分混凝土的脱落，现已出现了纵向贯通的裂缝，而且主钢筋也已遭到严重的锈蚀 。加固时，首先要凿除已经松散的混凝土，采用钢丝刷清锈处理，用挂模浇筑C40 的混凝土来修補完整 , 然后再施加体外预应力加固 。在加固后，桥梁的承载能力预计提高到汽15 级。T 型主梁的翼缘宽度为178cm，翼缘厚度为12cm，梁肋宽度为18cm，受拉为Ⅱ 级，钢筋面积为4.27²cm, 采用的是C25 混凝土。体外索的布置：支点的位置距离转向块为180cm，转向块之间的间距为 840cm, 端锚固点距离转向块为 150cm, 中心轴距离梁的上边缘为 19 . 14cm, 中心轴距离梁的下边缘为 60 . 86cm,端锚固点与中心轴之间的距离 ，转向块与中心轴之间的距离 。每片T型梁配置了4根无粘结的预应力钢绞线，共计16根。为了能够使每片梁都达到受力均匀 , 所以采用了分 2 次对两端进行张拉，固定端和张拉端交叉布置。预应力钢绞线的有效预应力为 622 1 5Mpa，张拉控制应力为 855MPa。加固后的桥梁,采用的是前轴为55kN、后轴为 155kN, 用两辆载重汽车进行现场荷载试验,并对主梁跨中挠度以及钢筋和混凝土的应力进行了分析,并要确保其加固的效果。
3.2 施工方法
3.2.1 是钻孔与碳纤维粘贴
首先在T型梁的腹板钻孔洞的时候，应该避开梁中的受力钢筋。在洞口周围粘贴30cm×30cm的碳纤维，以此来增加强凝土局部的压能力。
3.2.2 穿索与预应力张拉
第一步要给每根无粘结钢绞线贴上带编号的标签，将钢绞线逐根穿入钢栓孔洞中，并调整为最佳装置。然后再安装锚杯以及夹片外螺母，将千斤顶与张拉配件安装就位。最后进行预应力的张拉。可用一端张拉法对钢绞线在梁两侧各一根进行对称张拉。
3.3 施工要点
首先，由于桥梁长时期承受较大的振动荷载，易产生疲劳而引起锚具中夹片松动，甚更甚者会导致锚具失锚。为了防止此类事故的发生，本工程便采用了夹片的防松装置 —防松套 。与此同时，还在防松套与锚具夹片之间放置了弹簧垫圈，这样可以达到对防松套对夹片的均匀施力，并起到减振的作用。
其次，作为本次加固工程中最为关键的构件之一的钢销栓和转向块，在转向块设计与施工方面必须要符合以下的要求：要达到张锚体系锚固及传力对功能的要求；提高结构混凝土局部抗压承载能力；提高锚下栓体钢材的局部承压承载能力；要确保销栓拥有足够的抗弯、抗剪承载的能力以及抗变形能力。
最后，张锚体系的保护应该选用无粘结钢绞线作为体外预应力索，而外裹油脂和塑料护套则可以起到保护预应力索的作用，而且具有一定的耐久性。所以采用玻璃丝布来缠包油脂的方法对张锚体系的两端的锚具与防松套加以保护。
总结
桥梁的加固在今天的发展中格外重要，而体外预应力加固技术的应用更好的解决了之一问题。体外预应力加固技术在当今桥梁中的施工应用是当今乃至以后很长一段时间桥梁加固技术发展的必然，所以，这项技术无论是其本身技术的革新还是在施工中方法的革新都是值得给与足够重视与关注的。
参考文献
[1]续建丽．体外预应力技术在路桥加固中的应用[J].科技创新导报，2008( 7 )
[2]周晓辉.体外预应力加固技术研究综述[J].城市建设理论研究，2011（22）
[3]冯艳丽、王留凤.桥梁体外预应力加固技术[J].技术与市场，2011（6）
[4]王学龙.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].商品与质量 建筑与发展，2011（6）
[5]陈建胜.浅谈路桥施工中体外预应力加固技术[J].大科技 科技天地，2010（12）
【摘要】体外预应力加固技术是结构加固的有效方法之一，现今已被广泛应用于新旧桥梁的加固方面。本文着重对体外预应力加固技术的概念、特点和组成方面做阐述，并结合实例对体外预应力加固技术在桥梁中的施工方法做简要论述。
【关键词】体外预应力；实例；施工方法
在科技高速发展的今天，桥梁在交通中的地位日显重要，而体外预应力加固技术在桥梁加固方面的作用就更加不容忽视。
1 体外预应力的概念简介及其组成
1.1 概念
体外预应力是指，在结构物中，预应力筋全部或部分采用置于结构构件断面外部的无粘结预应力。它主要是通过锚固端和转向构件将作用力传送到结构物。体外预应力结构的概念最早产生于法国，体外预应力技术属于后张预应力体系,是其重要分支之一，是无粘结预应力结构技术的一种。它主要是对位于混凝土截面之外的预应力筋进行张拉，通过体外筋端部锚具和转向块来实现将预应力传送至混凝土结构的这一目的。
1.2 组成
体外预应力主要是由锚具、体外索、锚固块以及转向块、减振装置和施工机具等组成。
1.2.1 锚具
锚具是锚和锚索及其配件的统称，由于体外预应力体系是仅靠锚固端传力的，所以体外预应力锚固体系在安全性能方面的要求就比一般的体内预应力锚固体系的要求高，因此需要使用专门的体外索锚具及夹片。体外预应力的锚具在外观尺寸的设计上和普通锚具相比要大很多，而且还有曾加了辅助配件，像放松装置、防护装置和密封装置等。
1.2.2 体外索
体外索大体上可以分为成品索、光面钢绞线和无粘结钢胶线等类型。其中无粘结钢胶线是在体外索中应用最多的，因为环氧喷涂带PE的单根钢绞线其本身就具有良好的耐腐蚀的特性，所以被广泛应用于现今的桥梁加固中。
1.2.3 锚固块和转向块
锚固块及转向块在体外预应力体系中必须和原结构有效连接，这样才能确保传力，锚固块及转向块在传递应力时主要是采用钢筋混凝土结构与钢结构两种形式。当锚固块的张拉力大时均采用钢筋混凝土结构形式，而钢结构的锚固块则主要适用于施工空间开阔且应力小的小型锚固块。
1.2.4 减振装置
减振装置顾名思义就是为了减少振动，体外预应力体系中的减振装置一般主要是位于两个转向块之间或是转向块与锚固块之间的自由长度较大的体外索上，来达到减振的目的。
1.2.5 施工机具
根据张拉要求，体外索的张拉机具主要可以分为整体千斤顶与单孔千斤顶两种。整体千斤顶主要是用于整体张拉的体外索，而单孔千斤顶则被用于单孔张拉的体外索或者是施工空间较小的体外索上。
2 体外预应力的特点
2.1 体外预应力的优点
首先，体外预应力可以简化预应力筋曲线，由于预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连接，所以可以减小摩阻损失，从而大大提高预应力使用效率。其次，由于预应力布置灵活，因此根据桥梁病害情况就可以实行全桥加固或是进行局部加固，第三，因锚固构件本身尺寸小、自重增加少的特点，可以使结构承载能力得到大幅度的提高。第四，因为与原结构没有粘结，所以变化值就小，这样对于结构受力很有利。最后，由于体外索在使用期间可调可换，所以便于维护。
2.2 体外预应力的缺点
首先，由于体外索是布置在截面外部的，所以在防腐方面易受外界影响。其次因为在锚固和转向区域很容易产生应力集中，造成局部应力大，所以对锚固施工就会要求高；再者，因体外索张拉力小，所以未能将体外索强度高这一优点充分发挥，所以，对于夹片和锚具的要求也很高。最后，由于很难达到体外预应力筋和混凝土变形的一致性，这就容易造成预应力的损失。
3 施工
3.1 设计实例
某钢筋混凝T型梁桥，其平均跨距L为13m，原设计的荷载为汽 - 10 级、拖- 60 。由于长期的船体撞击，导致了下缘混凝土的破损和部分混凝土的脱落，现已出现了纵向贯通的裂缝，而且主钢筋也已遭到严重的锈蚀 。加固时，首先要凿除已经松散的混凝土，采用钢丝刷清锈处理，用挂模浇筑C40 的混凝土来修補完整 , 然后再施加体外预应力加固 。在加固后，桥梁的承载能力预计提高到汽15 级。T 型主梁的翼缘宽度为178cm，翼缘厚度为12cm，梁肋宽度为18cm，受拉为Ⅱ 级，钢筋面积为4.27²cm, 采用的是C25 混凝土。体外索的布置：支点的位置距离转向块为180cm，转向块之间的间距为 840cm, 端锚固点距离转向块为 150cm, 中心轴距离梁的上边缘为 19 . 14cm, 中心轴距离梁的下边缘为 60 . 86cm,端锚固点与中心轴之间的距离 ，转向块与中心轴之间的距离 。每片T型梁配置了4根无粘结的预应力钢绞线，共计16根。为了能够使每片梁都达到受力均匀 , 所以采用了分 2 次对两端进行张拉，固定端和张拉端交叉布置。预应力钢绞线的有效预应力为 622 1 5Mpa，张拉控制应力为 855MPa。加固后的桥梁,采用的是前轴为55kN、后轴为 155kN, 用两辆载重汽车进行现场荷载试验,并对主梁跨中挠度以及钢筋和混凝土的应力进行了分析,并要确保其加固的效果。
3.2 施工方法
3.2.1 是钻孔与碳纤维粘贴
首先在T型梁的腹板钻孔洞的时候，应该避开梁中的受力钢筋。在洞口周围粘贴30cm×30cm的碳纤维，以此来增加强凝土局部的压能力。
3.2.2 穿索与预应力张拉
第一步要给每根无粘结钢绞线贴上带编号的标签，将钢绞线逐根穿入钢栓孔洞中，并调整为最佳装置。然后再安装锚杯以及夹片外螺母，将千斤顶与张拉配件安装就位。最后进行预应力的张拉。可用一端张拉法对钢绞线在梁两侧各一根进行对称张拉。
3.3 施工要点
首先，由于桥梁长时期承受较大的振动荷载，易产生疲劳而引起锚具中夹片松动，甚更甚者会导致锚具失锚。为了防止此类事故的发生，本工程便采用了夹片的防松装置 —防松套 。与此同时，还在防松套与锚具夹片之间放置了弹簧垫圈，这样可以达到对防松套对夹片的均匀施力，并起到减振的作用。
其次，作为本次加固工程中最为关键的构件之一的钢销栓和转向块，在转向块设计与施工方面必须要符合以下的要求：要达到张锚体系锚固及传力对功能的要求；提高结构混凝土局部抗压承载能力；提高锚下栓体钢材的局部承压承载能力；要确保销栓拥有足够的抗弯、抗剪承载的能力以及抗变形能力。
最后，张锚体系的保护应该选用无粘结钢绞线作为体外预应力索，而外裹油脂和塑料护套则可以起到保护预应力索的作用，而且具有一定的耐久性。所以采用玻璃丝布来缠包油脂的方法对张锚体系的两端的锚具与防松套加以保护。
总结
桥梁的加固在今天的发展中格外重要，而体外预应力加固技术的应用更好的解决了之一问题。体外预应力加固技术在当今桥梁中的施工应用是当今乃至以后很长一段时间桥梁加固技术发展的必然，所以，这项技术无论是其本身技术的革新还是在施工中方法的革新都是值得给与足够重视与关注的。
参考文献
[1]续建丽．体外预应力技术在路桥加固中的应用[J].科技创新导报，2008( 7 )
[2]周晓辉.体外预应力加固技术研究综述[J].城市建设理论研究，2011（22）
[3]冯艳丽、王留凤.桥梁体外预应力加固技术[J].技术与市场，2011（6）
[4]王学龙.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].商品与质量 建筑与发展，2011（6）
[5]陈建胜.浅谈路桥施工中体外预应力加固技术[J].大科技 科技天地，2010（12）