第二十三章 体外预应力加固梁式桥
【 了解 】 第一节 体外预应力的加固机理
【 了解 】 第二节 体外预应力加固法的设计和施
工技术
第一节 体外预应力的加固机
理
? 一, 体外预应力的概念
? 钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁 (T形梁, 少筋微弯
板组合梁, n形梁及板梁等 ),悬臂
? 梁和连续梁等 。 当其存在结构缺陷, 尤其是承载力不
足或需要提高荷载等级, 即需要对桥梁主要受力构件
进行加固时, 可在梁体外部受拉区 (梁底与梁两侧 )设
置钢筋或钢丝束, 并施加顶应力, 以抵消部分永久作
用应力, 起到卸载作用, 改善桥梁的受力状况, 达到
提高桥梁承载能力的目的 。
二、加固方法
? 对于需要加固的钢筋混凝土梁式桥, 常在梁底或梁侧下部增设顶
应力加劲钢丝索或预应
? 力粗钢筋, 并分别锚固在梁的两端, 通过设置一定的连接构件使
预应力拉杆 (钢丝索或粗钢
? 筋 )与梁体构成一个桁架体系, 成为一次超静定结构, 从而抵消部
分永久作用应力, 起到卸载作用, 因此较大幅度地提高桥梁承载
能力 。
? 体外预应力加固法与梁底增焊 (或粘贴 )钢筋 (或钢板 )的加固
方法相比, 不需清凿混凝土
? 保护层, 且损伤梁体程度小, 加固时不影响或少影响交通, 能恢
复或提高桥梁的荷载等级, 经济效果较明显 。 但对于梁体外的预
应力筋和有关构件应采取切实有效的防护措施, 否则在温度, 腐
蚀等外界条件作用下, 容易造成预应力筋断裂而使加固工作失败 。
三、加固类型与特性
? 体外预应力加固梁式桥，实际上亦是改
变了梁体原有受力体系的加固方法。所
以，根据加固对象的不同，该加固法又
可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加
固。其中，预应力拉杆加固主要用于受
弯构件，而预应力撑杆加固法适用于提
高轴心受压以及偏心受压钢筋混凝土柱
的承载能力，例如，排架桩式桥墩、桥
台以及拱桥的柱式腹拱墩等。
四、体外预应力加固法机理
? 通过在梁体外布设钢材的拉杆或撑杆,
并与被加固的梁体锚固连接, 然后施加
预应力, 强迫后加的拉杆或撑杆受力,
从而改变原结构的内力分布, 并降低原
结构应力数值, 使结构总承载力显著提
高, 且可减少结构的变形, 使裂缝宽度
缩小甚至完全闭合 。 这就是体外预应力
加固梁式桥梁, 并能提高其承载能力的
机理 。
第二节 体外预应力加固法的设计和施工技术
? 采用体外预应力拉杆补强加固梁式桥梁，
由于加固后预应力拉杆与旧桥的钢筋混
凝土梁或板等构件将组成一个整体并共
同受力工作。补强拉杆与被补强的梁板
组成了一个新复合体系，这样就改变了
结构原来的静力图形。因此，应事先进
行必要的设计与计算。
一、体外预应力加固设计计算步骤与方法
? 1,计算求出被补强构件提高荷载等级前所受
荷载及其引起的内力, 包括永久作用和可变作
用内力 。 方法与通常桥梁设计时内力计算相同 。
? 2,计算提高荷载标准后的可变作用内力, 并
由永久作用与可变作用的组合来验算加固的必
要性 。
? 3．由上面两项之差得出内力的提高值 (即需补
强加固的抵抗力矩及剪力等 )，估算出补强拉
杆应有的横截面面积。
? 4,计算和确定拉杆所必需的张拉力与伸长量 。
由于张拉预应力拉杆达到一定应力后, 外
? 荷载有所增大, 在由拉杆和被加固梁组成的超
静定结构体系中, 拉杆产生的作用效应增量,
可按结构力学的方法进行分析, 几种荷载的综
合效应等于各种荷载分别作用时的效应迭加 。
? 5,承载力验算 。 按设计规范验算被加固梁在
跨中和支座截面的偏心受压承载力, 以及支
? 座至拉杆弯折处或支座附近的斜截面承载力 。
验算中将拉杆的作用效应作为外力, 并在全部
? 荷载作用下作偏心受压分析 。 若验算结果不能
满足规范规定时, 可加大拉杆截面或改用其他
? 加固方案 。
? 6．计算确定施工中控制张拉时需要的控制量。
2．施工步骤和工艺要点
? (1)主梁锚固孔定位凿洞
? (2)套管, 垫圈, 销轴应根据设计进行金属加
工, 但由于是旧桥加固提载, 很自然各片 T梁
在制作时会有不同程度的尺寸误差, 故此, 应
及时对套管和锚固轴的长度进行相应调 整 o
? (3)用环氧砂浆埋设套管, 锚固孔凿好后应进
行表面处理, 使孔壁清洁干燥, 浮松部分应 清
除, 配制环氧树脂砂浆, 用斜面压降法或灌浆
法埋设套管 。
? (4)根据设计图要求, 加工斜向受拉槽钢
时, 对各部件分别切割下料, 焊接前应
事先进行 放样,
? (5)用砂轮切割机进行钢筋切割下料,
并将割口毛边用锉刀锉圆, 连接器和螺
帽严格按设计要求的材料尺寸和工艺制
作 。
? (6)安装预应力构件时, 把斜向槽钢套人
锚固销, 另一端用绳子拉起或支架撑住
箱形部 位,
? (7)张拉前设备准确就位, 油泵接电, 电
机就位 。 由于张拉工作在桥下空中操作,
须事先搭好操作脚手支架, 如在船上搭
架, 须注意船只锚定稳固, 油泵油管要
有足够的长度 。
? (8)张拉预应力筋前, 应事先在试验机上
标定油压表与拉力的关系, 以便准确控
制张拉 力 。
? (9)材料防护
? (1 O)在船只繁忙和桥下净空较低的河道,
宜在桥梁边梁外的腹板上用红漆标志
,严禁碰撞, 等安全标志
【 了解 】 第一节 体外预应力的加固机理
【 了解 】 第二节 体外预应力加固法的设计和施
工技术
第一节 体外预应力的加固机
理
? 一, 体外预应力的概念
? 钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁 (T形梁, 少筋微弯
板组合梁, n形梁及板梁等 ),悬臂
? 梁和连续梁等 。 当其存在结构缺陷, 尤其是承载力不
足或需要提高荷载等级, 即需要对桥梁主要受力构件
进行加固时, 可在梁体外部受拉区 (梁底与梁两侧 )设
置钢筋或钢丝束, 并施加顶应力, 以抵消部分永久作
用应力, 起到卸载作用, 改善桥梁的受力状况, 达到
提高桥梁承载能力的目的 。
二、加固方法
? 对于需要加固的钢筋混凝土梁式桥, 常在梁底或梁侧下部增设顶
应力加劲钢丝索或预应
? 力粗钢筋, 并分别锚固在梁的两端, 通过设置一定的连接构件使
预应力拉杆 (钢丝索或粗钢
? 筋 )与梁体构成一个桁架体系, 成为一次超静定结构, 从而抵消部
分永久作用应力, 起到卸载作用, 因此较大幅度地提高桥梁承载
能力 。
? 体外预应力加固法与梁底增焊 (或粘贴 )钢筋 (或钢板 )的加固
方法相比, 不需清凿混凝土
? 保护层, 且损伤梁体程度小, 加固时不影响或少影响交通, 能恢
复或提高桥梁的荷载等级, 经济效果较明显 。 但对于梁体外的预
应力筋和有关构件应采取切实有效的防护措施, 否则在温度, 腐
蚀等外界条件作用下, 容易造成预应力筋断裂而使加固工作失败 。
三、加固类型与特性
? 体外预应力加固梁式桥，实际上亦是改
变了梁体原有受力体系的加固方法。所
以，根据加固对象的不同，该加固法又
可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加
固。其中，预应力拉杆加固主要用于受
弯构件，而预应力撑杆加固法适用于提
高轴心受压以及偏心受压钢筋混凝土柱
的承载能力，例如，排架桩式桥墩、桥
台以及拱桥的柱式腹拱墩等。
四、体外预应力加固法机理
? 通过在梁体外布设钢材的拉杆或撑杆,
并与被加固的梁体锚固连接, 然后施加
预应力, 强迫后加的拉杆或撑杆受力,
从而改变原结构的内力分布, 并降低原
结构应力数值, 使结构总承载力显著提
高, 且可减少结构的变形, 使裂缝宽度
缩小甚至完全闭合 。 这就是体外预应力
加固梁式桥梁, 并能提高其承载能力的
机理 。
第二节 体外预应力加固法的设计和施工技术
? 采用体外预应力拉杆补强加固梁式桥梁，
由于加固后预应力拉杆与旧桥的钢筋混
凝土梁或板等构件将组成一个整体并共
同受力工作。补强拉杆与被补强的梁板
组成了一个新复合体系，这样就改变了
结构原来的静力图形。因此，应事先进
行必要的设计与计算。
一、体外预应力加固设计计算步骤与方法
? 1,计算求出被补强构件提高荷载等级前所受
荷载及其引起的内力, 包括永久作用和可变作
用内力 。 方法与通常桥梁设计时内力计算相同 。
? 2,计算提高荷载标准后的可变作用内力, 并
由永久作用与可变作用的组合来验算加固的必
要性 。
? 3．由上面两项之差得出内力的提高值 (即需补
强加固的抵抗力矩及剪力等 )，估算出补强拉
杆应有的横截面面积。
? 4,计算和确定拉杆所必需的张拉力与伸长量 。
由于张拉预应力拉杆达到一定应力后, 外
? 荷载有所增大, 在由拉杆和被加固梁组成的超
静定结构体系中, 拉杆产生的作用效应增量,
可按结构力学的方法进行分析, 几种荷载的综
合效应等于各种荷载分别作用时的效应迭加 。
? 5,承载力验算 。 按设计规范验算被加固梁在
跨中和支座截面的偏心受压承载力, 以及支
? 座至拉杆弯折处或支座附近的斜截面承载力 。
验算中将拉杆的作用效应作为外力, 并在全部
? 荷载作用下作偏心受压分析 。 若验算结果不能
满足规范规定时, 可加大拉杆截面或改用其他
? 加固方案 。
? 6．计算确定施工中控制张拉时需要的控制量。
2．施工步骤和工艺要点
? (1)主梁锚固孔定位凿洞
? (2)套管, 垫圈, 销轴应根据设计进行金属加
工, 但由于是旧桥加固提载, 很自然各片 T梁
在制作时会有不同程度的尺寸误差, 故此, 应
及时对套管和锚固轴的长度进行相应调 整 o
? (3)用环氧砂浆埋设套管, 锚固孔凿好后应进
行表面处理, 使孔壁清洁干燥, 浮松部分应 清
除, 配制环氧树脂砂浆, 用斜面压降法或灌浆
法埋设套管 。
? (4)根据设计图要求, 加工斜向受拉槽钢
时, 对各部件分别切割下料, 焊接前应
事先进行 放样,
? (5)用砂轮切割机进行钢筋切割下料,
并将割口毛边用锉刀锉圆, 连接器和螺
帽严格按设计要求的材料尺寸和工艺制
作 。
? (6)安装预应力构件时, 把斜向槽钢套人
锚固销, 另一端用绳子拉起或支架撑住
箱形部 位,
? (7)张拉前设备准确就位, 油泵接电, 电
机就位 。 由于张拉工作在桥下空中操作,
须事先搭好操作脚手支架, 如在船上搭
架, 须注意船只锚定稳固, 油泵油管要
有足够的长度 。
? (8)张拉预应力筋前, 应事先在试验机上
标定油压表与拉力的关系, 以便准确控
制张拉 力 。
? (9)材料防护
? (1 O)在船只繁忙和桥下净空较低的河道,
宜在桥梁边梁外的腹板上用红漆标志
,严禁碰撞, 等安全标志
