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摘要：在经济建设和科学技术发展迅速的当下，预应力技术在桥梁施工中的应用越来越广泛，但是由于预应力张拉施工工艺复杂，专业性较强，在实际施工中出现许多质量问题。本文结合工程实例，主要阐述预应力技术在桥梁施工中的应用，介绍了其在工程应用中的优缺点，以供参考借鉴。
关键词：桥梁加固；施工技术；预应力；设计
1 引言
体外预应力筋布置在截面外，孔道防腐材料灌注质量容易检查，防腐质量可以得到保证，避免了体内布筋时腹板中由于波纹管较密，腹板不易振实的缺点，质量容易保证。可随时检查力筋状态，补拉应力损失，甚至替换失效钢束，可以全梁加固，也可局部加固。它不仅可以用来改善梁的受弯性能，还可以用来改善构件抗剪性能。因此，体外预应力技术是一种高效、经济且施工方便的结构形式，具有极大的发展前景。
2 预应力加固桥梁施工技术案例
2.1 连续箱梁桥
2.1.1 工程概况
某跨线桥全桥长748.4m，分为左右幅，每幅25跨4联，跨径组合为：左幅（29.88m+7×29.87m）+（20.63m+4×29.87m）+（6×29.87m）+（3×29.87m+29.88m+29.88m+29.91m）；右幅（30.12m+5×30.13m）+（6×30.13m）+（20.81m+6×30.13m）+（4×30.13m+30.12m+30.11m），标准跨为30m，上部结构采用部分预应力混凝土连续箱梁，为双幅单箱单室。桥梁下部结构为独柱与双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台为肋板埋置式桥台，伸缩缝在中墩处采用SSF-160B型橡胶伸缩缝，桥台采用ABOSD-125橡胶伸缩缝。该桥设计荷载为：汽-超20级，挂-120级。
2.1.2 加固前主要病害
1）主要病害为桥梁体跨中、以及桥墩顶部位出现竖向裂缝，并且还有个别的墩顶附近会出现斜向裂缝。
2）梁体局部有露筋、锈蚀等现象；梁体有局部破损及划痕。
3）箱梁底板1/4跨—3/4跨横向裂缝与腹板竖向贯通裂缝有明显的发展，数量增加、宽度及长度增大，为“L”、“U”形裂缝。
4）箱梁内部顶板也出现多条纵向裂缝与网裂。
2.1.3 病害原因分析
造成上述病害的主要原因主要是交通量过大、超载车多，使桥梁长期处于超负荷工作状态，结构承载能力不够；其次，原设计承载力对目前交通量的发展估计不足。
2.1.4 体外索加固设计要点
1）箱梁腹板两侧加厚并设置小股预应力束N1（7φs15.2）、N2（5φs15.2），边跨箱梁内腹板增设N3（7φs15.2）束，以提高正弯矩区极限承载能力，增加结构预应力度，具体布置如图1所示。
图1 腹板加厚并设置小股预应力束布置图（cm）
2）箱梁墩顶区桥面铺装层内设置小股预应力束（2φs15.2），以提高墩顶负弯矩区的抗弯承载能力及压应力储备，具体布置如图2、3所示。
图2 负弯矩区预应力横断面图（cm）
图3 负弯矩区预应力纵断面图（cm）
2.1.5 体外预应力索加固效果
荷载试验结果表明，试验效率系数满足规范规定要求，试验结果可用于评定；结构在卸载后基本能够恢复变形，相对残余变形和相对残余应变均小于20%，满足规范要求，说明加固后结构处于弹性工作状态；通过加固前后对比分析，说明结构刚度有明显提高。
通过试验结果分析，腹板两侧张拉预应力钢束后，跨中截面的应力状况有明显改善；墩顶张拉预应力钢束后，墩顶截面应变有较明显的改善，截面应力状况得到较大改善。
2.2 T型刚构桥
2.2.1 工程概况
某大桥桥梁为混凝土T梁桥，总长2024.321m，桥宽14.84m，桥跨组合为：10×16m+3×30m+（55m+80m+55m）+23×30m+（65m+2×100m+65m）+10×30m+16×16m。加固工程主要对该大桥两处T构进行维修加固：（55m+80m+55m）双T构带挂梁；（65m+2×100m+65m）三T构带挂梁。
2.2.2 加固前主要病害
1）T构箱梁内部腹板均有斜裂缝，裂缝距离悬臂端2.5～13m，缝宽在0.2mm左右，其中80mT构腹板斜裂缝宽度达到0.25mm，均属受力裂缝；
2）T构箱梁内部顶板存在大量继续开展、宽度在0.15mm左右的纵向裂缝，分布密度大，且有新裂缝发展；
3）100m跨T构箱梁内部靠近端横隔板6m处腹板有3个锚头外露锈蚀，27号墩南侧T构箱梁右室顶板有一处钢绞线外露锈蚀；
4）41、42号T构桥端船撞后混凝土破损面积较大，42号T构有露筋及穿孔现象；
5）T构箱梁悬臂端有较为明显下挠变形。
2.2.3 加固设计要点
为了提高该大桥主跨T构的刚度及承载能力，在一定程度上改善箱梁应力状态，需在箱梁内部增设预应力钢束（12φs15.2），每个T构4根预应力钢束（见图4、5），张拉端均位于两端牛腿锚固端。转向处新增横隔墙和纵梁，牛腿锚固端均采用C50混凝土。
预应力锚具采用OVM15-12型，钢绞线采用标准强度1860MPa。
图4 T构预应力束布置图（m）
图5 断面图
T构加固目标：维持桥梁原荷载标准的前提下恢复桥梁承载力，维持桥梁外形和结构体系不变。主要通过两方面措施来实现：
1）采用粘贴钢板和碳纤维布的加固方法，对局部构件承载力加强；
2）通过在T构箱内增加体外预应力束来改善线性和提高承载力、减少挠度。 2.2.4 体外预应力索加固效果
1）静载试验结论：偏载情况下跨中截面最大正弯矩静力荷载试验效率为0.98，墩顶截面试验效率为1.0，满足规范要求；跨中截面、墩顶截面应变校验系数分别为0.79和0.76，介于规定常值范围（0.75～1.05），截面强度满足要求；跨中截面实测弹性挠度最大数值为11.07mm<规范要求（50mm），刚度满足要求。
2）动载试验结论：脉动试验测出结构固有频率值较理论计算值大，且各阶振型与有限元计算结果吻合较好，桥梁整体刚度满足要求；桥梁平均阻尼比为3.0%，无障碍行车试验不同行车速度下挠动对应的动力系数为1.048，小于设计值1.075。
该大桥主跨加固完成后，桥跨结构工作状态良好，承载能力满足设计荷载标准（汽车-20，挂车-100）的要求，该次加固施工实现了加固设计意图，达到理想的加固效果。
3 分析
桥梁体外索加固技术在桥梁加固施工中应用比较广泛，在确保结构的正常安全营运同时取得了良好的经济和社会效益。
通过进行现场实际施工，对比以往常规加固方法，增设体外预应力加固法有如下优缺点：
3.1 优点
1）锚固构件尺寸小，自身质量增加少；
2）增加荷载效果明显；
3）对桥梁损伤小，施工完成后不影响桥下净空；
4）预应力布置方式可以根据桥型和病害情况而灵活选择；
5）增设的预应力索可以安装索力监测器，及时掌控应力变化，了解结构受力情况。
3.2 缺点
1）锚固及转向区域局部应力较大，易产生应力集中，局部应力大，需严格控制该位置施工质量；
2）体外索张拉力吨位较小，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；
3）预应力筋和桥梁结构自身的变形不同步，易造成预应力损失。
如何在以后的施工和设计中发挥体外预应力加固方法的优点、克服其缺点，找到其最佳结合点是今后一个重要研究方向。
4 结语
总之，体外预应力加固技术不但能提高旧桥抗弯、抗剪承载能力，还可以节省钢筋，减少管道摩阻损失，具有其他结构形式所无法比拟的优点。随着相关理论的不断完善、技术体系的发展，体外预应力技术将有更大的发展前景。
参考文献：
[1]熊学玉、王寿生.体外预应力梁振动特性的分析与研究[J].地震工程与工程振动.2005（02）.
[2]康叶铭、陈国刚、高立明.体外预应力连续梁的等效荷载计算[J].山西建筑.2006（02）.
关键词：桥梁加固；施工技术；预应力；设计
1 引言
体外预应力筋布置在截面外，孔道防腐材料灌注质量容易检查，防腐质量可以得到保证，避免了体内布筋时腹板中由于波纹管较密，腹板不易振实的缺点，质量容易保证。可随时检查力筋状态，补拉应力损失，甚至替换失效钢束，可以全梁加固，也可局部加固。它不仅可以用来改善梁的受弯性能，还可以用来改善构件抗剪性能。因此，体外预应力技术是一种高效、经济且施工方便的结构形式，具有极大的发展前景。
2 预应力加固桥梁施工技术案例
2.1 连续箱梁桥
2.1.1 工程概况
某跨线桥全桥长748.4m，分为左右幅，每幅25跨4联，跨径组合为：左幅（29.88m+7×29.87m）+（20.63m+4×29.87m）+（6×29.87m）+（3×29.87m+29.88m+29.88m+29.91m）；右幅（30.12m+5×30.13m）+（6×30.13m）+（20.81m+6×30.13m）+（4×30.13m+30.12m+30.11m），标准跨为30m，上部结构采用部分预应力混凝土连续箱梁，为双幅单箱单室。桥梁下部结构为独柱与双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台为肋板埋置式桥台，伸缩缝在中墩处采用SSF-160B型橡胶伸缩缝，桥台采用ABOSD-125橡胶伸缩缝。该桥设计荷载为：汽-超20级，挂-120级。
2.1.2 加固前主要病害
1）主要病害为桥梁体跨中、以及桥墩顶部位出现竖向裂缝，并且还有个别的墩顶附近会出现斜向裂缝。
2）梁体局部有露筋、锈蚀等现象；梁体有局部破损及划痕。
3）箱梁底板1/4跨—3/4跨横向裂缝与腹板竖向贯通裂缝有明显的发展，数量增加、宽度及长度增大，为“L”、“U”形裂缝。
4）箱梁内部顶板也出现多条纵向裂缝与网裂。
2.1.3 病害原因分析
造成上述病害的主要原因主要是交通量过大、超载车多，使桥梁长期处于超负荷工作状态，结构承载能力不够；其次，原设计承载力对目前交通量的发展估计不足。
2.1.4 体外索加固设计要点
1）箱梁腹板两侧加厚并设置小股预应力束N1（7φs15.2）、N2（5φs15.2），边跨箱梁内腹板增设N3（7φs15.2）束，以提高正弯矩区极限承载能力，增加结构预应力度，具体布置如图1所示。
图1 腹板加厚并设置小股预应力束布置图（cm）
2）箱梁墩顶区桥面铺装层内设置小股预应力束（2φs15.2），以提高墩顶负弯矩区的抗弯承载能力及压应力储备，具体布置如图2、3所示。
图2 负弯矩区预应力横断面图（cm）
图3 负弯矩区预应力纵断面图（cm）
2.1.5 体外预应力索加固效果
荷载试验结果表明，试验效率系数满足规范规定要求，试验结果可用于评定；结构在卸载后基本能够恢复变形，相对残余变形和相对残余应变均小于20%，满足规范要求，说明加固后结构处于弹性工作状态；通过加固前后对比分析，说明结构刚度有明显提高。
通过试验结果分析，腹板两侧张拉预应力钢束后，跨中截面的应力状况有明显改善；墩顶张拉预应力钢束后，墩顶截面应变有较明显的改善，截面应力状况得到较大改善。
2.2 T型刚构桥
2.2.1 工程概况
某大桥桥梁为混凝土T梁桥，总长2024.321m，桥宽14.84m，桥跨组合为：10×16m+3×30m+（55m+80m+55m）+23×30m+（65m+2×100m+65m）+10×30m+16×16m。加固工程主要对该大桥两处T构进行维修加固：（55m+80m+55m）双T构带挂梁；（65m+2×100m+65m）三T构带挂梁。
2.2.2 加固前主要病害
1）T构箱梁内部腹板均有斜裂缝，裂缝距离悬臂端2.5～13m，缝宽在0.2mm左右，其中80mT构腹板斜裂缝宽度达到0.25mm，均属受力裂缝；
2）T构箱梁内部顶板存在大量继续开展、宽度在0.15mm左右的纵向裂缝，分布密度大，且有新裂缝发展；
3）100m跨T构箱梁内部靠近端横隔板6m处腹板有3个锚头外露锈蚀，27号墩南侧T构箱梁右室顶板有一处钢绞线外露锈蚀；
4）41、42号T构桥端船撞后混凝土破损面积较大，42号T构有露筋及穿孔现象；
5）T构箱梁悬臂端有较为明显下挠变形。
2.2.3 加固设计要点
为了提高该大桥主跨T构的刚度及承载能力，在一定程度上改善箱梁应力状态，需在箱梁内部增设预应力钢束（12φs15.2），每个T构4根预应力钢束（见图4、5），张拉端均位于两端牛腿锚固端。转向处新增横隔墙和纵梁，牛腿锚固端均采用C50混凝土。
预应力锚具采用OVM15-12型，钢绞线采用标准强度1860MPa。
图4 T构预应力束布置图（m）
图5 断面图
T构加固目标：维持桥梁原荷载标准的前提下恢复桥梁承载力，维持桥梁外形和结构体系不变。主要通过两方面措施来实现：
1）采用粘贴钢板和碳纤维布的加固方法，对局部构件承载力加强；
2）通过在T构箱内增加体外预应力束来改善线性和提高承载力、减少挠度。 2.2.4 体外预应力索加固效果
1）静载试验结论：偏载情况下跨中截面最大正弯矩静力荷载试验效率为0.98，墩顶截面试验效率为1.0，满足规范要求；跨中截面、墩顶截面应变校验系数分别为0.79和0.76，介于规定常值范围（0.75～1.05），截面强度满足要求；跨中截面实测弹性挠度最大数值为11.07mm<规范要求（50mm），刚度满足要求。
2）动载试验结论：脉动试验测出结构固有频率值较理论计算值大，且各阶振型与有限元计算结果吻合较好，桥梁整体刚度满足要求；桥梁平均阻尼比为3.0%，无障碍行车试验不同行车速度下挠动对应的动力系数为1.048，小于设计值1.075。
该大桥主跨加固完成后，桥跨结构工作状态良好，承载能力满足设计荷载标准（汽车-20，挂车-100）的要求，该次加固施工实现了加固设计意图，达到理想的加固效果。
3 分析
桥梁体外索加固技术在桥梁加固施工中应用比较广泛，在确保结构的正常安全营运同时取得了良好的经济和社会效益。
通过进行现场实际施工，对比以往常规加固方法，增设体外预应力加固法有如下优缺点：
3.1 优点
1）锚固构件尺寸小，自身质量增加少；
2）增加荷载效果明显；
3）对桥梁损伤小，施工完成后不影响桥下净空；
4）预应力布置方式可以根据桥型和病害情况而灵活选择；
5）增设的预应力索可以安装索力监测器，及时掌控应力变化，了解结构受力情况。
3.2 缺点
1）锚固及转向区域局部应力较大，易产生应力集中，局部应力大，需严格控制该位置施工质量；
2）体外索张拉力吨位较小，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；
3）预应力筋和桥梁结构自身的变形不同步，易造成预应力损失。
如何在以后的施工和设计中发挥体外预应力加固方法的优点、克服其缺点，找到其最佳结合点是今后一个重要研究方向。
4 结语
总之，体外预应力加固技术不但能提高旧桥抗弯、抗剪承载能力，还可以节省钢筋，减少管道摩阻损失，具有其他结构形式所无法比拟的优点。随着相关理论的不断完善、技术体系的发展，体外预应力技术将有更大的发展前景。
参考文献：
[1]熊学玉、王寿生.体外预应力梁振动特性的分析与研究[J].地震工程与工程振动.2005（02）.
[2]康叶铭、陈国刚、高立明.体外预应力连续梁的等效荷载计算[J].山西建筑.2006（02）.