体外预应力锚具结构在桥梁工程中的应用技术

　　近年来由于具有无粘结体内预应力无法比拟的优点，如截面尺寸小，施工简单，质量容易保证，更重要体外索可以替换，重张拉。体外预应力正广泛应用于美国、德国等许多国家的新桥梁建设，同时应用于旧有的混凝土结构的重建、加固及维修。而我国体外预应力技术的研究工作开展的相对较少，主要应用于对旧桥梁的加固。总之，随着预应力桥梁和高强混凝土的发展，体外预应力技术的应用将是现代预应力技术发展的重要趋势。

二、体外预应力束在旧桥加固中的应用

　　在旧桥加固方法中，对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁板桥采用在梁体下缘设置预应力拉杆或预应力束，对受拉区施以体外预应力的加固方法，可以抵消自重及外荷载产生的内力，大幅提高其承载能力。

　　体外预应力法有如下优点：①自重增加少，但可大幅提高承载能力；②由于上部自重增加少，因而对下部影响小；③施工简单，工期短，经济效益明显；④施工过程不中断或少中断交通；⑤对原结构损伤小，不影响桥下净空；⑥应力可调整，预应力束可更换。

　　体外预应力加固体系由水平筋、斜筋、上锚固点、滑块、承托、水平筋固定支座等部件组成。体外束桥梁加固结构的预应力筋构造形式及施工方法与常规的体内有粘结或无粘结预应力筋有较大的差异。因而其预应力损失的计算方法也有所不同。经计算表明。与一般的预应力混凝土结构比较，体外束加固结构的预应力损失要小得多，针对这一点，预应力钢筋的控制应力应适当降低．以避免体外预应力筋长期处于高应力状态，对改善体外束结构的受力状态有利。

三、体外预应力束在新桥建设中应用

　　体外预应力结构自从2O世纪3O年代发展至今，其结构体系一直在不断地创新和改进。因而体外预应力束的应用也在不断变化和丰富。体外预应力束在新桥建设中的应用，主要可以归纳为以下4种类型：

　　第一种是逐跨预制节段施工的长桥。该类型以LongKey桥为代表，体外预应力束采用与体内预应力同样的普通多股钢绞线和锚具，同样采用水泥灌浆。因而预应力成本较低。这种体外预应力结构通常在预制节段见采用干接缝和复式剪力键。当整跨所有的预制节段在支撑结构上安装就位后，旌加体外预应力，形成一跨的整体结构。体外预应力束在跨内的转向块处偏折，体外束外套采用聚乙烯管或钢管，管道在转向快处与主粱浇筑成整体，这种体外束只能拆除不能更换。

　　 第二种是采用悬臂施工或顶推施工的预应力混凝土连续梁桥，通常采用体内、体外混合配束。该形式中用体外预应力索替代原本配置在腹板内的大量预应力筋，简化了腹板构造，降低了其厚度。采用悬臂施工时，悬臂束为直线的体内预应力，成桥后张拉的连续束采用大吨位体外预应力，从而免除了大量的穿束和灌浆工艺，易于控制施工质量。

　　第三种是第二种类型的衍生物，特点是将混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用钢结构。该类型往往是集创新性的结构构思与美观的外表与一体，形成体外预应力结构的代表之作。

　　第四种称为坦拉式体外预应力结构。它把过去那种预应力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之内的体外筋，放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁桥和斜拉桥的双重特性，可看作介于预应力混凝土箱形梁桥到预应力混土斜拉桥之间的结构体系。它采用了部分索结构帮助主梁承担竖向荷载，从而达到降低梁高的目的。

四、预应力施工工艺

（一）锚固端部横梁与跨中转向横肋、墩顶导向槽的施工

　　这三部分确定了钢绞线的空间位置，由该索形及张拉应力决定了等效荷载的大小。跨中转向横肋、墩顶导向槽钢绞线存在偏折。承受局部挤压应力，这就要求锚固端横梁处锚垫板预埋位置及方向要准确。转向横肋、墩顶导向槽的制作应严格按照图纸要求进行，既要保证弯折处的曲率半径，又要打磨端部，使之平滑，防止张拉时端部对钢绞线的挤压和卡滑。

（二）钢绞线下料与穿束

　　在桥梁加固中，由于张拉完毕后，锚垫板与钢管中要灌浆，形成有粘结段，所以在下料时就应将粘结段的钢绞线的PE层及油脂清洗干净，控制该段的长度和位置是很难的，因为既要预先考虑到穿束过程中钢绞线下垂的影响，保证PE保护层预先进入密封罩，又要考虑张拉伸长的影响，保证两端伸长部分要一致，以确保两粘结段粘结力大致相等。在穿束过程中，由于钢绞线的长度在150m以上，中间要通过多个墩顶导向槽及跨中转向装置，无法在箱梁内进行12根钢绞线的整束穿索，因此采用单根穿索的方法。钢绞线的缠绕将会影响有效预应力的建立，所以必须保证钢绞线在全桥长范围内不缠绕，在实际施工中，预先将钢绞线、工作锚板孔、密封盖小孔分别编号，每束12根钢绞线采用单根穿索，每隔一段就用与密封罩小孔对应的橡胶垫限制钢绞线的位置，在张拉完毕后发现，采用该方法使得每束钢绞线顺直且无缠绕现象。

（三）钢绞线张拉

　　桥梁加固采用两箱对称单根两端同时张拉，张拉过程分两部分：预紧和高应力张拉。

　　1、预紧