连续梁桥体外预应力加固体系的力学分析理论

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　　摘 要：首先对连续梁桥体外预应力约束了外界条件并阐述了适用情况，依据连续梁桥加固的特点进行了原理计算，分别对加固体系的设计内容计算等各类计算，证明出体外预应力加固非常有效的主动加固方法，能提高结构承载能力、改善跨中下挠状态和增大主梁压应力储备等优点普遍应用与工程实际当中。
　　关键词：连续梁桥体；外预应力；加固
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.112
　　1 体外预应力加固方法及适用条件
　　由于体外预应力受外界条件约束不能施加过大的预应力，所以产生的内力是有限的，依据待加固构件的尺寸、形式及体外预应力筋设置形式的不同而有所差异[1]。无粘结预应力筋施加构件上的体外预应力可按偏心受压构件计算原理估算体外预应力所产生的应力强度及承载能力[2]。
　　体外预应力加固桥梁主要适合于以下情况：
　　（1）在正常使用荷载下，桥梁抗弯、抗剪能力不足或原构件刚度不满足要求致使桥梁表面裂缝现状不满足规范要求；
　　（2）正常使用荷载下，大偏心受拉或受压构件，由于外界环境作用、使用时间过久等因素造成的受拉区裂缝现状不满足规范要求；
　　（3）桥梁检测中发现构件控制截面应力及挠度校验不满足规范要求，体外预应力加固法在不改变桥梁结构的前提下可提高桥梁的承载能力；
　　（4）由于交通量较大或通行车辆等级较高，与原桥设计时需求不一致，需要对现有桥梁进行提载加固时，可采用该方法对构件进行提载加固。
　　2 连续梁桥体外预应力加固方法及特点
　　预应力混凝土连续箱梁桥，由于其自身构造箱内空间较大的特点，体外预应力加固便于施工操作，常采用体外预应力加固法对该类桥梁进行加固。应用钢绞线、钢丝绳、高强钢丝等材料布置成直线形或折线形加固跨中下挠较大的预应力混凝土连续箱梁橋。
　　3 持久状况正常适用极限状态验算
　　对于预应力混凝土构件旧桥加固时，承载能力极限状态验算、抗裂验算、挠度验算综合结果才能反映出桥梁病害及加固情况。
　　（1）抗裂计算。计算项应力方向相同时取正号，相反时取负号，正号为压，负号为拉。
　　体外有效预加力对原配预应力筋产生的应力：
　　─原预应力筋与混凝土的弹性模量之比，即。
　　①正截面抗裂计算。
　　②混凝土主拉应力最大的截面。其中汽车荷载不计冲击系数。 （2）挠度计算。根据结构及荷载形式按结构力学方法读取受弯构件刚度值，采用等效预加力方法计算由体外预应力作用产生的挠度影响，运用电算法计算，算出的挠度以毛截面的刚度得到。
　　现阶段对预应力损失的估算有三种可行办法，分别为：综合估算法、分项计算法、精确估算法。综合估算法即依据类似加固构件，加固使用后所产生的。
　　体外预应力加固时预应力由于力筋与转向装置之间的摩擦引起的损失可按《公桥规》（JTG D62-2004）规定的进行计算。
　　（3）预应力筋松弛引起的损失。
　　该损失可按《公桥规》（JTG D62-2004）计算求得，对预应力钢绞线、钢丝计算公式：
　　（4）。由于待加固桥梁使用年限已久，绝大部分混凝土的收缩与徐变：
　　4 预应力筋应力增量计算方法
　　原理相似，经过近50年的试验与实际应用研究无粘结预应力增量计算如下。
　　（1）美国规范中对无粘结预应力筋应力计算。
　　（2）加拿大规范中对无粘结预应力筋应力计算。A233—M94中对于无粘结预应力筋应力计算有了进一步的研究，为了确保数据应用于实桥时的安全性，并基于塑性铰理论对普通钢筋作用、体外预应力、混凝土强度乘以一个小于1的折减系数进行修正。
　　矩形截面：
　　（3）Haralji钢绞线应力计算模式。通过对实际桥梁加固后的数据分析及参考跨高比对预应力筋的影响之后依据Knaj的研究，得出应力增量随跨高比增加而降低，公式为：
　　5 结束语
　　此文章分析总结了目前体外预应力加固技术进行桥梁加固时应用的预应力张拉控制应力、预应力损失、预应力筋应力增量计算公式。且该加固技术以其施工方便和经济高效的特点，在实际加固工程中已经得到广泛的应用。
　　参考文献：
　　[1]陈陶.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].中国高新技术企业，2016（01）：105-106.
　　[2]汪益林.预应力混凝土施工技术在连续刚构桥中的应用[J].中国高新技术企业，2016（03）：95-96.
　　作者简介：马科萌（1990-），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，助教，研究方向：工程应用材料。
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