【摘要】體外預應力結構是目前加固既有混凝土結構最有效的方法之一，本文對體外預應力加固鋼筋混凝土箱梁前后裂縫和跨中撓度的變化進行簡要分析，為進一步完善體外預應力加固工程設計理論提供指導，并提出幾點運用體外預應力加固箱梁的建議。

　　【關鍵詞】體外預應力,小箱梁,撓度,裂縫

　　一 體外預應力加固鋼筋混凝土箱梁的分析準備

　　與傳統的體內預應力結構相比較，體外預應力結構具有管理維護方便，施工期較短，預應力損失小等優點，能提高舊橋的承載能力，是加固加固既有混凝土結構最有效的方法之一，被廣泛應用于國外的橋梁界。但目前對于體外預應力技術的應用研究大都是針對矩形或T形截面梁進行，而對體外預應力加固箱梁的研究較少，且基本均未考慮加固前原有結構的初始受力狀態，而把原有構件看作完整梁進行分析，這與結構的實際受力狀態不符。因此，本文分析了不同初始受力狀態結構加固前后裂縫和跨中撓度在各級荷載下的發展規律，為進一步完善體外預應力加固工程設計理論提供指導。

　　針對被加固鋼筋混凝土箱梁不同的初始受力狀態，包括開裂狀態、不同配筋率、不同張拉控制應力、體外預應力筋的不同橫向位置等因素，分析各級荷載下梁的撓度、裂縫分布、體外預應力鋼筋應力增量、承載能力等力學特性的變化特征，探討體外預應力加固提高承載能力的各種影響因素。以下表中的基本情況為例

　　對體外預應力加固鋼筋混凝土箱梁撓度和裂縫進行簡要分析。

　　二 體外預應力加固鋼筋混凝土箱梁前后分析

　　體外預應力屬于后張法無粘結預應力體系的一種,是將預應力鋼筋布置于梁體之外的一種結構形式。就以上圖表的基本情況為例，A01梁在加固之前先進行預裂，予裂荷載按1.0倍計算跨中極限彎矩控制。梁預裂時，在開裂荷載之前撓度變化比較均勻，達到開裂荷載之后，跨中截面抗彎剛度明顯增加。由此可知，在同等荷載下，加固后梁的撓度明顯小于未加固時梁的撓度，跨中截面抗彎剛度明顯增大。

　　在混凝土開裂前，在構件變形增大時，體外預應力鋼筋發揮了作用，從而減緩了構件的變形趨勢。由于體外預應力鋼筋隨著構件的變形增大，相應被動增加了應力，抑止了非預應力鋼筋屈服后構件變形的發展速度，減少了構件的撓度和最大裂縫寬度。但是在開裂后，由于箱梁的截面抗彎剛度不同，張拉控制應力越大，其跨中截面抗彎剛度的提高程度也越大。在構件變形增大時，體外預應力鋼筋發揮了作用，從而減緩了構件的變形趨勢。由于體外預應力鋼筋隨著構件的變形增大，相應被動增加了應力，抑止了非預應力鋼筋屈服后構件變形的發展速度，減少了構件的撓度和最大裂縫寬度。但是在開裂后，A02和A03梁的截面抗彎剛度有很大不同，張拉控制應力越大，其跨中截面抗彎剛度的提高程度也越大。

　　箱梁在開裂荷載之前配筋率大較配筋率小的變化稍微緩和一些，但是在開裂以后，配筋率高一些的構件剛度也大。兩片梁的撓度差距隨荷載增大而加大。加固梁跨中撓度在開裂前基本一致，差別很小，開裂后，略略有所不同，但是總體來看，預裂梁加固和完整梁加固在抗彎剛度上沒有明顯區別。同等荷載下，和未加固的箱梁相比，加固后的箱梁跨中撓度減小，加固梁的剛度較予裂梁的剛度有顯著提高，預應力的施加使得部分裂縫閉合，預應力提供了很大的抗彎剛度。利用體外預應力對既有混凝土梁進行加固,可以從根本上提高梁的彎曲性能,加固后，箱梁通車運營時的振幅明顯的減少，改善了箱梁的運營環境，能較大程度地恢復梁的撓度、提高梁的抗彎強度及抗剪強度。

　　考慮到被加固構件的初始狀態，包括開裂狀態、不同配筋率、不同張拉控制應力、體外預應力筋的不同橫向位置等因素，通過對不同初始受力狀態結構加固前后裂縫和跨中撓度在各級荷載下的發展規律進行分析比對，結果表明：體外預應力加固后梁的撓度明顯小于未加固時梁的撓度，跨中截面抗彎剛度明顯增大。按照規范公式計算其撓度值和試驗值在開裂前基本一致，在開裂后有一定的偏差。這主要是二次效應的影響所致。加固時體外預應力筋張拉控制應力越大，其跨中截面抗彎剛度的提高程度也越大。初始構件配筋率會影響加固后結構的剛度，在構件開裂前其影響并不明顯，但是開裂后配筋率低的梁的抗彎剛度明顯不如配筋率高的梁。預裂梁加固同完整梁加固相比，兩者在荷載作用下撓度變化基本一致。予裂梁加固后裂縫閉合，隨著荷載增加，加固箱梁開始沿原已經閉合的底部裂縫開裂，而后裂縫向兩側發展，裂縫寬度增大，直至最后新生裂縫較多。預應力的施加使得部分裂縫閉合，并提供了相當部分的抗彎剛度。

　　三 運用體外預應力加固箱梁的建議

　　運用體外預應力加固箱梁，首先要探查所加固的橋梁在箱梁翼緣板、頂板、底板、腹板、齒板等部位分別產生哪些不同程度裂縫。然后根據橋梁裂縫的大小、性質、位置的具體情況以及結構計算分析結果，嚴格按照以下加固工藝步驟進行操作：測定箱梁原底板鋼束位置，新增齒板的放樣，鑿除新增齒板塊范圍內底板混凝土保護層，鉆孔、植鋼筋，澆筑齒板，穿束張拉預應力，封錨、防護體外索。在加固中采取了箱內底板加體外預應力結合壓注環氧漿液粘貼鋼板條的方法進行加固處理，要盡可能采取減小或克服摩擦的方法使引伸量達到規定的范圍內。最終達到降低主梁支點附近拉應力，限制底板裂縫的繼續開展，保證結構的整體受力，彌補原橋的不足的目的。

　　參考文獻

　　[1]祝明橋，方志 ，胡秀蘭，徐昌慧. 體外預應力高強混凝土薄壁箱梁試驗研究.中國公路學報. 2004,17(3).

　　[3]顏志華.體外預應力加固混凝土梁試驗研究，世界橋梁，2007年第1期

　　[4]姜紅光，王廷臣，徐輝. 體外預應力加固混凝土簡支梁的試驗研究. 公路交　通科技，2006

　　[5] 譚祖軍.鋼筋混凝土梁體外預應力加固受力性能分析[D]. 中國優秀碩士學位論文全文數據庫,2010

　　[6] 熊學玉, 王壽生. 體外預應力混凝土梁撓度分析. 工業建筑，2004,34(7)