论文部分内容阅读
摘 要：随着我国社会主义现代化建设步伐的不断加快，公路交通运输能力呈现出大幅度上涨态势，这主要表现在交通流量的增多和交通荷载的加重。桥梁工程在公路运输中有着重要作用，但是由于造价昂贵使得人们在工程建设中总是千方百计的保证工程施工质量，改进维护工作技术。本文从预应力技术概念和特点入手分析，就其在桥梁加固设计和施工方面的应用做了初步的探讨。
关键词：预应力技术；加固设计；施工
预应力技术在目前的建设领域应用已经有了近百年的历史，是二十世纪一项最具革命性的结构改进，是目前广泛应用于土木工程、桥梁工程的一种施工新技术。在现代化工程施工建设中，采用预应力技术进行施工对于提高工程整体性、施工质量有着保证作用。尤其是在桥梁工程中，由于其造价昂贵且容易受到自然环境、使用环境的影响而产生质量隐患，因此采用预应力技术进行加固和维修是一项极为关键的课题，也是当今工作人员研究的工作重点。
1 预应力技术概述
预预应力技术是当今土木工程领域中一个发展和推广最快、用途最广、发展潜力最大的施工新技术，它与材料学、结构分析学、电子计算机技术以及实验科学的发展息息相关，是现代化、综合化的工作体系。
1.1 概念
所谓的预应力技术主要指的是在工程结构构件承受外在荷载之前，对受拉模块中的钢筋施加预应力，从而提高构件的刚度、推迟构件裂缝出现时间、增加构件的整体性和耐久性。对于现代化工程施工而言，其在施工中提前做好预应力筋对于保证工程施工整体质量和功能，从而实现工程项目的系统管理。
1.2 发展
预应力技术可谓是一项既古老又新颖的工程体系。其在施工中思想可谓是一个极为古老的话题，这一基本原理在我国古代就已经有所使用了，例如木锯，自其产生到现在为止，其一直都是一个以预应力技术为支撑的工作原理，是通过木锯上的绞紧的绳索来对锯条施加一个预应力，从而保证锯条工作效率。但是直至十九世纪这一技术才被应用到混凝土工作中，成为混凝土工程施工建设中一项极为关键和重视的话题。在二十世纪以来，伴随着世界各国建筑行业的飞速发展，预应力混凝土结构的研究也越来越深入，这一技术也得到了广泛的应用与发展。在我国，预应力技术的应用是与新中国成立以来才开始应用和研究的，虽然其起步晚、起点低，但是其发展速度非常可观。截至目前，我国已经采用预应力技术建立了多个桥梁工程，并取得了不菲的成绩。
2 预应力技术在桥梁加固施工中的应用
在桥梁工程施工建设中，由于桥梁工程施工成本高、施工难度大、施工影响因素多的特点，使得在工作中做好桥梁质量控制和管理是极为重要。但是，虽然在工作中我们想方设法的提高工程施工质量，保证工程耐久性，但是长期受到自然环境和使用环境的影响，使得桥梁结构在使用的过程中总是会出现大大小小的质量问题，这是目前社会发展中一个不可逆转的趋势。因此，在目前的工作中，为了保证桥梁工程的质量，使得桥梁发挥出应有作用，在工作中做好桥梁加固和维护是十分突出且亟待解决的课题。在桥梁工程中，当钢筋混凝土受弯构件受到超过标准的荷载时，且本身无法满足相关要求的时候，可采用粘贴碳纤维片或者粘贴钢板的方法来对这一现象进行加固，但是在加固的时候由于前期施工中已经存在着相应的内力，如果在工作中初始内力本身较大，那么在构件受到极限荷载的时候加固纵筋的应力将会变小，加固纵筋的质量和性能也无法得到充分的发挥。因此，在目前的工作中为了使得加固纵筋性能得到充分的发挥，通常在加固的过程中都需要对结构进行拆除和卸载，减少构件中存在的初始压力，但是对于那些恒载卸载较为困难的环节来说，在工作中需要施加临时预应力，这样不仅会影响到工作面工作情况，而且还会造成无法得到及时的发挥现象。比如在工作中需要我们认真的归纳和总结，将加固建筑物上部结构中存在的横梁加以改进，这样对上部某层梁进行加固时，下部各层也不能使用，施工费用也会比较高。实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变，此时可预先对构件施加预应力，使受压区产生拉应力，受拉区产生压应力，减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，以提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力，使加固钢筋得到充分发挥。
3 预应力技术在碳纤维片材加固钢筋混凝土受弯构件中的应用
碳纤维具有较高的强度，而且施工也比较简单，所以采用粘贴碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用，但由于加固前结构已存在初始内力，混凝土已有初始的压应变和拉应变，当压区混凝土压应变达到混凝土的极限压应变时，构件达到极限承载力，从加固到构件达到极限承载力，混凝土的应变增量决定了碳纤维片材的最终应力。如初始应变较大，构件破坏时碳纤维片材的应力较小，其强度高的特点也就得不到充分发挥，可在粘贴碳纤维片材时，先对碳纤维片材施加预应力，使其有初始拉应力，从而提高构件破坏时碳纤维片材的应力，使其得到充分发挥。
4 预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁加固中的应用
多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般支座处为负弯矩，跨中为正弯矩，当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时，则需要进行加固处理，跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时，可用粘贴碳纤维或粘贴钢板的方法进行加固，施工比较容易。如支座负弯矩区抗弯承载力不满足，一般加固都比较困难，主要原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。有时可通过在梁下加大截面提高梁的承载力，这不仅增加了结构的自重，而且还会影响建筑的使用功能，在有些情况下可能不允许。梁的抗剪承载力不满足要求时，也不宜加固处理，特别是在整浇楼盖或采用T形截面梁时，根据我们的试验发现，采用粘贴U型钢板或碳纤维片材进行抗剪加固，其抗剪承载力都提高有限，原因是U型加固钢筋的锚固存在问题。当构件既有弯矩又有轴力作用时，在一定范围内，随着轴向压力的增加，其正截面承载力和斜截面承载力都将会提高。实际工程中梁的下部纵向钢筋一般都伸入到支座内，在支座负弯矩区，上下实际配筋相差不大，类似于受压构件的对称配筋。
结束语
总之，预应力加固桥梁是一种行之有效的方法，已有许多成功的经验。通过精心设计和施工，就可以达到预期的加固效果。但与国外相比我国还处在起步阶段，还需要作大量的研究，以便制定出合理的计算理论和方法及通用的规范与标准，因此，我国在预应力加固技术理论及试验研究方面一定会不断深入、成熟。
参考文献
[1]程文等.混凝土结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]赵考重等预应力卸载法在混凝土受弯构件加固施工中的应用[J].建筑技术开发，2003（5）.
关键词：预应力技术；加固设计；施工
预应力技术在目前的建设领域应用已经有了近百年的历史，是二十世纪一项最具革命性的结构改进，是目前广泛应用于土木工程、桥梁工程的一种施工新技术。在现代化工程施工建设中，采用预应力技术进行施工对于提高工程整体性、施工质量有着保证作用。尤其是在桥梁工程中，由于其造价昂贵且容易受到自然环境、使用环境的影响而产生质量隐患，因此采用预应力技术进行加固和维修是一项极为关键的课题，也是当今工作人员研究的工作重点。
1 预应力技术概述
预预应力技术是当今土木工程领域中一个发展和推广最快、用途最广、发展潜力最大的施工新技术，它与材料学、结构分析学、电子计算机技术以及实验科学的发展息息相关，是现代化、综合化的工作体系。
1.1 概念
所谓的预应力技术主要指的是在工程结构构件承受外在荷载之前，对受拉模块中的钢筋施加预应力，从而提高构件的刚度、推迟构件裂缝出现时间、增加构件的整体性和耐久性。对于现代化工程施工而言，其在施工中提前做好预应力筋对于保证工程施工整体质量和功能，从而实现工程项目的系统管理。
1.2 发展
预应力技术可谓是一项既古老又新颖的工程体系。其在施工中思想可谓是一个极为古老的话题，这一基本原理在我国古代就已经有所使用了，例如木锯，自其产生到现在为止，其一直都是一个以预应力技术为支撑的工作原理，是通过木锯上的绞紧的绳索来对锯条施加一个预应力，从而保证锯条工作效率。但是直至十九世纪这一技术才被应用到混凝土工作中，成为混凝土工程施工建设中一项极为关键和重视的话题。在二十世纪以来，伴随着世界各国建筑行业的飞速发展，预应力混凝土结构的研究也越来越深入，这一技术也得到了广泛的应用与发展。在我国，预应力技术的应用是与新中国成立以来才开始应用和研究的，虽然其起步晚、起点低，但是其发展速度非常可观。截至目前，我国已经采用预应力技术建立了多个桥梁工程，并取得了不菲的成绩。
2 预应力技术在桥梁加固施工中的应用
在桥梁工程施工建设中，由于桥梁工程施工成本高、施工难度大、施工影响因素多的特点，使得在工作中做好桥梁质量控制和管理是极为重要。但是，虽然在工作中我们想方设法的提高工程施工质量，保证工程耐久性，但是长期受到自然环境和使用环境的影响，使得桥梁结构在使用的过程中总是会出现大大小小的质量问题，这是目前社会发展中一个不可逆转的趋势。因此，在目前的工作中，为了保证桥梁工程的质量，使得桥梁发挥出应有作用，在工作中做好桥梁加固和维护是十分突出且亟待解决的课题。在桥梁工程中，当钢筋混凝土受弯构件受到超过标准的荷载时，且本身无法满足相关要求的时候，可采用粘贴碳纤维片或者粘贴钢板的方法来对这一现象进行加固，但是在加固的时候由于前期施工中已经存在着相应的内力，如果在工作中初始内力本身较大，那么在构件受到极限荷载的时候加固纵筋的应力将会变小，加固纵筋的质量和性能也无法得到充分的发挥。因此，在目前的工作中为了使得加固纵筋性能得到充分的发挥，通常在加固的过程中都需要对结构进行拆除和卸载，减少构件中存在的初始压力，但是对于那些恒载卸载较为困难的环节来说，在工作中需要施加临时预应力，这样不仅会影响到工作面工作情况，而且还会造成无法得到及时的发挥现象。比如在工作中需要我们认真的归纳和总结，将加固建筑物上部结构中存在的横梁加以改进，这样对上部某层梁进行加固时，下部各层也不能使用，施工费用也会比较高。实际上卸载的目的就是为了减小加固施工时混凝土的初始应变，此时可预先对构件施加预应力，使受压区产生拉应力，受拉区产生压应力，减小构件在初弯矩作用下的拉应变和压应变，以提高构件达到极限承载力时的应变增量和加固钢筋的应力，使加固钢筋得到充分发挥。
3 预应力技术在碳纤维片材加固钢筋混凝土受弯构件中的应用
碳纤维具有较高的强度，而且施工也比较简单，所以采用粘贴碳纤维片材对钢筋混凝土受弯构件进行加固的方法得到广泛的应用，但由于加固前结构已存在初始内力，混凝土已有初始的压应变和拉应变，当压区混凝土压应变达到混凝土的极限压应变时，构件达到极限承载力，从加固到构件达到极限承载力，混凝土的应变增量决定了碳纤维片材的最终应力。如初始应变较大，构件破坏时碳纤维片材的应力较小，其强度高的特点也就得不到充分发挥，可在粘贴碳纤维片材时，先对碳纤维片材施加预应力，使其有初始拉应力，从而提高构件破坏时碳纤维片材的应力，使其得到充分发挥。
4 预应力技术在钢筋混凝土多跨连续梁加固中的应用
多跨连续梁有正弯矩区和负弯矩区，一般支座处为负弯矩，跨中为正弯矩，当梁的抗弯承载力和抗剪承载力不满足要求时，则需要进行加固处理，跨中正弯矩区抗弯承载力不满足时，可用粘贴碳纤维或粘贴钢板的方法进行加固，施工比较容易。如支座负弯矩区抗弯承载力不满足，一般加固都比较困难，主要原因是所加纵筋锚固的问题不宜解决。有时可通过在梁下加大截面提高梁的承载力，这不仅增加了结构的自重，而且还会影响建筑的使用功能，在有些情况下可能不允许。梁的抗剪承载力不满足要求时，也不宜加固处理，特别是在整浇楼盖或采用T形截面梁时，根据我们的试验发现，采用粘贴U型钢板或碳纤维片材进行抗剪加固，其抗剪承载力都提高有限，原因是U型加固钢筋的锚固存在问题。当构件既有弯矩又有轴力作用时，在一定范围内，随着轴向压力的增加，其正截面承载力和斜截面承载力都将会提高。实际工程中梁的下部纵向钢筋一般都伸入到支座内，在支座负弯矩区，上下实际配筋相差不大，类似于受压构件的对称配筋。
结束语
总之，预应力加固桥梁是一种行之有效的方法，已有许多成功的经验。通过精心设计和施工，就可以达到预期的加固效果。但与国外相比我国还处在起步阶段，还需要作大量的研究，以便制定出合理的计算理论和方法及通用的规范与标准，因此，我国在预应力加固技术理论及试验研究方面一定会不断深入、成熟。
参考文献
[1]程文等.混凝土结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]赵考重等预应力卸载法在混凝土受弯构件加固施工中的应用[J].建筑技术开发，2003（5）.