1 前言 

    體(ti)外(wai)預(yu)應(ying)力(li)就(jiu)是(shi)設(she)置(zhi)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)體(ti)外(wai)的(de)預(yu)應(ying)力(li)筋(jin)給(gei)混(hun)凝(ning)土(tu)施(shi)加(jia)的(de)預(yu)應(ying)力(li)。體(ti)外(wai)預(yu)應(ying)力(li)混(hun)凝(ning)土(tu)也(ye)稱(cheng)無(wu)粘(zhan)結(jie)預(yu)應(ying)力(li)混(hun)凝(ning)土(tu)，是(shi)一(yi)種(zhong)預(yu)應(ying)力(li)筋(jin)直(zhi)接(jie)設(she)置(zhi)在(zai)體(ti)外(wai)
，或(huo)者(zhe)預(yu)應(ying)力(li)筋(jin)設(she)置(zhi)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)體(ti)內(nei)，但(dan)無(wu)需(xu)進(jin)行(xing)孔(kong)道(dao)灌(guan)漿(jiang)的(de)無(wu)粘(zhan)結(jie)預(yu)應(ying)力(li)混(hun)凝(ning)土(tu)。它(ta)與(yu)預(yu)應(ying)力(li)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)預(yu)應(ying)力(li)筋(jin)與(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)無(wu)粘(zhan)結(jie)性(xing)。自(zi)20 世紀80 年代開始，無粘結預應力混凝土在我國房屋建築中得到廣泛的應用，後來逐漸被應用於橋梁結構中。 


    體外預應力技術由於具有施工方便、經濟可靠
，預應力筋（束）可以單獨防腐甚至可以更換等特點
，近年來
，已被廣泛應用於舊橋的加固工程中。眾多的工程實踐證明
，利用舊橋，能顯著提高結構承載力和抗裂度，有效改善結構的應力狀態。 

    本文試圖以紫泥大橋主跨雙懸臂T 構預應力混凝土箱梁的成功加固實例為背景，說明利用體外預應力加固同類結構在設計
、施工及其監控過程中的一些思路
，以期與同行們共同探討。 

    2 紫泥大橋概況 

    紫泥大橋位於廣州市番禺區沙彎鎮，由南向北橫跨紫泥河，舊橋橋麵總寬為10.2m+2×0.5m；全長420m，跨徑組合為7×20m+40m+60m+40m+7×20m；其中主跨跨度60m，由兩個臂長為20m的T 形剛構和20m 掛梁組成。主跨T構為單箱雙室預應力混凝土雙懸臂箱梁，引橋為鋼筋混凝土T 型簡支梁。該橋設計荷載為汽車-20 級，掛車-100
；於1984 年完成設計，1986年建成通車。 

    該橋建成後
，車流量不斷增大以及超重車輛不斷增多都大大地超出了設計的預期。經過16 年的超負荷營運，加上主墩及掛梁曾先後兩次被過往船隻撞擊，致使主橋箱梁頂板
、腹板等多處出現裂縫
；橋麵鋪裝層出現破碎、擁包現象，為了適應橋上日益增多的重車交通
，需要進行大規模的加固維修。並將荷載標準提高到汽車-超20
，掛-120 級。 

    根據對該橋結構病害的詳細檢查分析，整個T構箱梁，負彎矩區未見明顯的裂縫，說明結構整體抗彎尚可；車輛在橋上通過時振動過大，但無車輛荷載作用時
，T 構兩懸臂端未見明顯下撓，說明結構尚屬彈性工作狀態階段

，T 構箱梁的局部裂縫
，尚屬可修複範圍。針對舊橋現狀，為達到修複舊橋病害，提高橋梁荷載等級的目的，須作如下處理：（1）采用粘貼鋼板的方法修複加固現有裂縫
；（2）采用體外預應力加固的方法提高箱梁整體承載力；（3）重修橋麵係，加大鋪裝層配筋率。但由於篇幅的限製
，本文僅著重敘述主跨T 構體外束的加固
，裂縫以及橋麵係的修複從略。 

    3 加固設計 

    3.1 體外預應力束的線形布置 

    為便於穿束和錨固，所有體外束均布置在T構箱梁空洞內部，采用折線形布置。為滿足箱梁正截麵抗彎強度以及抗剪強度要求，按照雙懸臂梁受彎的特點，T構箱梁的根部
，體外束布置在腹板上緣

，穿過60cm 厚的箱梁內橫梁轉向向下
，並通過設在牛腿附近的轉向裝置錨固在箱梁懸臂兩端。 

    3.2 體外束的預應力損失考慮 

    由於體外束與梁體混凝土無粘結作用
，其張拉力是在梁體發生彈性壓縮的情況下讀取的，因而分批張拉引起的混凝土彈性壓縮損失極小；zaihuozaizuoyongxia


，yinqitiwaishuzhongdelalizengliangshi，kaolvdaoliangtidebianxingxietiaojitixideneilipingheng，huozailalizengliangyebuhuiyinqiyuyinglishuzhongdehunningtudanxingyasuosunshi。ciwai，jiuqiaohunningtudeshousuo、徐變在長期使用中已基本完成，由收縮、xubianyinqideyuyinglisunshiyejihukeyiwulvebuji。danshi，duiyuzhengtigongzuodeliangeryan，xinzengjiadetiwaiyuyinglihuishiliangtibianxing

，shixiangliangyuanyoudeyuyinglichanshengsunshi。 

    由you以yi上shang分fen析xi可ke知zhi，與yu有you粘zhan結jie的de預yu應ying力li束shu相xiang比bi較jiao，體ti外wai束shu的de預yu應ying力li損sun失shi要yao小xiao得de多duo。因yin此ci，體ti外wai束shu無wu須xu減jian除chu過guo多duo的de預yu應ying力li損sun失shi
，為wei避bi免mian體ti外wai束shu長chang期qi於yu高gao應ying力li狀zhuang態tai下xia工gong作zuo，其qi張zhang拉la控kong製zhi應ying力li可ke適shi當dang降jiang低di。 

    3.3 體外束麵積的確定 

    體外束麵積，可通過箱梁加固前、後hou的de承cheng載zai力li差cha值zhi
，根gen據ju疊die加jia原yuan理li，按an結jie構gou設she計ji原yuan理li初chu步bu估gu算suan。但dan是shi
，一yi方fang麵mian

，由you於yu布bu束shu和he錨mao固gu位wei置zhi的de局ju限xian性xing，不bu大da可ke能neng確que切qie地di根gen據ju箱xiang梁liang各ge截jie麵mian的de抗kang彎wan、抗剪的需要配束，而隻能根據箱梁的根部截麵的抗彎強度確定。一旦控製截麵配束被確定

，因為體外束沿T構全梁通長布置，隻能通過調整體外束處於箱梁高度的不同位置來適應Tgouxiangliangyanzongxianggejiemiandeshoulibianhua。youyuzhuanxiangzhuangzhideyouxianshezhi
，zhezhongtiaozhengyeshiyouxiandude。lingyifangmian，youyutiwaishuyuliangtidebuzhanjiexing，zaihezaidezuoyongxia，tiwaishuyuliangtigongtongzuchengleyigekongjian（非平麵）的靜力平衡體係。因此，體外束在給予梁體預應力的同時，也對懸臂梁起到拉杆的作用。從這點出發，為了提高“拉杆”的安全度，最終所采用的體外束麵積要比按承載力差值所估算的麵積大些。這樣
，也為控製張拉時留有更多的餘地。 
鋼束的布置見圖1。 


    3.4 體外束的材料和張拉力 
    
    體外束采用ASTMA 416-87a 270 級標準的無粘結鋼絞線
，標準強度為  =1860 MPa。考慮到體外束的預應力損失較小
，若張拉應力取0.6 ，從給梁體施加預應力的角度出發
，經初步估算，一個T構箱梁采用12束3Φj15.24鋼絞線，每束總麵A=3×140mm2,張拉力為T=3×0.14×0.6 =468.72kN
；但考慮到體外束作為結構拉杆的作用
，最後采用12束5Φj15.24鋼絞線，截麵總麵積為8400mm2，但每束的張拉力仍然采用T=468.72kN不變。 

    3.5 轉向裝置和錨固端 

    根據雙懸臂箱梁的受力特點，在箱梁根部，體外束應盡可能地置於截麵受拉區最上緣，而在懸臂端部（錨固端），體外束則應置於截麵中性軸附近。為了達到這個目的
，就需要設置轉向裝置。 

    利用Tgouxianglianggenbudeneihengliang
，yijizaixuanbiduanbufujinxinzengdeyidaoneihengliang，gongtongzuchengtiwaishudedaoxiangzhuangzhi。tongguozengshedehengliang，shitiwaishudeshuliyuniutuiduandemaogumianxiangchuizhi。zengshexianglianghenggeliang，chukezuotiwaishudezhuanxiangkuaiwai，haikeyizengjiaxiangliangdehengxianggangdu。danshi，youyutiwaishutongguozhuanxiangkuaierqiangzhizhuanxiang，zaizhanglatiwaishushi
，huizaihengliangjizhuanxiangkuaidegangshuchuanguokongdaoneiyinqiyayinglijizhong；同(tong)時(shi)，鋼(gang)束(shu)張(zhang)力(li)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)通(tong)過(guo)轉(zhuan)向(xiang)塊(kuai)給(gei)箱(xiang)梁(liang)頂(ding)板(ban)一(yi)個(ge)壓(ya)力(li)
，而(er)這(zhe)一(yi)壓(ya)力(li)將(jiang)會(hui)引(yin)起(qi)箱(xiang)梁(liang)頂(ding)板(ban)頂(ding)麵(mian)拉(la)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。而(er)在(zai)錨(mao)固(gu)端(duan)
，由(you)於(yu)體(ti)外(wai)束(shu)與(yu)梁(liang)體(ti)無(wu)粘(zhan)結(jie)
，給(gei)梁(liang)體(ti)施(shi)加(jia)的(de)全(quan)部(bu)預(yu)應(ying)力(li)

，是(shi)通(tong)過(guo)兩(liang)錨(mao)固(gu)端(duan)實(shi)現(xian)的(de)。因(yin)此(ci)，轉(zhuan)向(xiang)塊(kuai)以(yi)及(ji)兩(liang)錨(mao)固(gu)端(duan)處(chu)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)局(ju)部(bu)應(ying)力(li)驗(yan)算(suan)。 

    轉向塊和錨固端構造的合理設計是體外預應力可靠傳遞的保證。為了滿足轉向裝 置和錨固端混凝土局部承壓要求
，對箱梁根部的橫隔梁和兩錨固端均作了局部粘鋼處理。同時，在轉向塊（新增的橫隔板）處箱梁頂麵粘鋼，以滿足其局部抗拉的要求。此外，在體外束穿過橫梁及轉向塊的孔道內套人一個, 60mm的鋼管，鋼管的兩端打磨光滑，並與鋼板環向焊接
，該鋼板以三束為一組用結構膠粘貼在橫梁兩麵。 

    4 加固施工和監控 

    對於舊橋加固而言，加固設計，僅僅是加固工作的一部分

，設計的方案能否成功地實施並達到預期的目的，關鍵在於施工和監控。 
體(ti)外(wai)預(yu)應(ying)力(li)加(jia)固(gu)預(yu)應(ying)力(li)混(hun)凝(ning)土(tu)舊(jiu)橋(qiao)，雖(sui)然(ran)有(you)過(guo)很(hen)多(duo)成(cheng)功(gong)的(de)經(jing)驗(yan)，但(dan)還(hai)處(chu)於(yu)不(bu)斷(duan)探(tan)索(suo)和(he)完(wan)善(shan)之(zhi)中(zhong)，尚(shang)未(wei)形(xing)成(cheng)成(cheng)熟(shu)的(de)理(li)論(lun)。體(ti)外(wai)預(yu)應(ying)力(li)加(jia)固(gu)應(ying)用(yong)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)的(de)障(zhang)礙(ai)是(shi)張(zhang)拉(la)力(li)的(de)控(kong)製(zhi)，施(shi)工(gong)時(shi)，除(chu)了(le)采(cai)用(yong)張(zhang)拉(la)力(li)和(he)伸(shen)長(chang)量(liang)雙(shuang)控(kong)外(wai)
，還(hai)必(bi)須(xu)現(xian)場(chang)對(dui)舊(jiu)橋(qiao)進(jin)行(xing)整(zheng)體(ti)情(qing)況(kuang)的(de)監(jian)控(kong)。邊(bian)施(shi)工(gong)邊(bian)控(kong)製(zhi)
，可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)預(yu)應(ying)力(li)張(zhang)拉(la)的(de)畏(wei)懼(ju)心(xin)理(li)。 

    4.1 體外束的施工 

    體外束加固工作，需要在掛籃裏進行，在T構箱梁兩懸臂端各安裝了一套掛籃。體外預應力束從T構箱梁內部通過
，須穿過箱梁根部兩道各60cm厚的橫隔板
，以及總厚度為100cm的端橫隔梁
，錨固在牛腿端部。采用抽蕊鑽成孔
，鋼束的一般通過孔尺寸為甲 63cm，為了使預應力鋼鉸線在錨固點附近成喇叭口狀分布在錨具上，錨固端40cm範圍內需將孔道逐漸擴寬至甲 93cm。抽蕊成孔是整個箱梁加固施工的難點，尤其是端橫梁內鋼筋較密，為避免損傷牛腿主筋，需不時地調整鑽孔位置。 

    預應力束張拉之前，先對橫梁、轉向塊處箱梁頂板以及牛腿進行粘鋼處理。粘鋼前，粘鋼部位混凝土表麵須鑿除2～3mm，以達到能見到粗骨料為度
，然後磨平混凝土表麵，用JGN-Ⅱ型結構膠粘貼鋼板

，待結構膠完全達到預期的強度後再張拉體外束。 


    因為體外束大部分為裸束，其張拉摩阻力很小
，采用250t 千斤頂，僅一端張拉即可。為了消除因體外束張拉的不均勻而引起對箱梁縱向的剪力差，各體外束的張拉應同時、同步分級進行。在無同類加固先例的情況下，為確保加固的安全性，可將設計的張拉力T分為0 .5T、0.8T
、T三級完成。張拉次序是：0→0.05 T→0→0.5 T→0.8T→T。每mei級ji張zhang拉la完wan成cheng後hou，觀guan察cha一yi小xiao時shi，確que信xin橋qiao梁liang無wu異yi常chang情qing況kuang後hou，再zai進jin行xing第di二er級ji張zhang拉la。體ti外wai束shu張zhang拉la時shi，除chu了le要yao控kong製zhi張zhang拉la力li和he鋼gang束shu伸shen長chang量liang之zhi外wai
，還hai必bi須xu對dui舊jiu橋qiao主zhu要yao斷duan麵mian的de應ying變bian及ji整zheng體ti撓nao度du情qing況kuang進jin行xing監jian控kong，邊bian張zhang拉la邊bian觀guan察cha。 

    4.2體外束張拉的監控 

    施工監控
，主要在體外束張拉的過程中對梁體的應力和變形情況進行控製。控製的內容是：(l）體ti外wai束shu張zhang拉la過guo程cheng中zhong及ji張zhang拉la完wan成cheng後hou，懸xuan臂bi箱xiang梁liang截jie麵mian上shang緣yuan出chu現xian的de壓ya應ying力li增zeng量liang加jia上shang原yuan有you鋼gang束shu給gei混hun凝ning土tu的de壓ya應ying力li之zhi和he不bu能neng大da於yu現xian有you舊jiu橋qiao混hun凝ning土tu的de容rong許xu抗kang壓ya強qiang度du。(2）體外束張拉過程中及張拉完成後，懸臂箱梁截麵下緣不出現拉應力。（3）體外束張拉過程中及張拉完成後，箱梁懸臂端的實測撓度不能大於計算值。 

     預應力張拉之前，可在T構(gou)根(gen)部(bu)箱(xiang)梁(liang)的(de)頂(ding)麵(mian)和(he)底(di)麵(mian)預(yu)先(xian)每(mei)隔(ge)一(yi)定(ding)的(de)距(ju)離(li)布(bu)置(zhi)應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)，並(bing)測(ce)量(liang)箱(xiang)梁(liang)懸(xuan)臂(bi)端(duan)部(bu)的(de)撓(nao)度(du)。在(zai)張(zhang)拉(la)過(guo)程(cheng)中(zhong)，用(yong)儀(yi)器(qi)觀(guan)察(cha)應(ying)變(bian)及(ji)撓(nao)度(du)的(de)變(bian)化(hua)
，隻(zhi)要(yao)讀(du)數(shu)的(de)增(zeng)量(liang)不(bu)超(chao)過(guo)預(yu)定(ding)數(shu)值(zhi)，則(ze)可(ke)繼(ji)續(xu)張(zhang)拉(la)直(zhi)至(zhi)完(wan)成(cheng)設(she)計(ji)張(zhang)拉(la)力(li)，否(fou)則(ze)，應(ying)立(li)即(ji)停(ting)止(zhi)張(zhang)拉(la)

，重(zhong)新(xin)調(tiao)整(zheng)束(shu)力(li)。 

    由(you)於(yu)舊(jiu)橋(qiao)加(jia)固(gu)存(cun)在(zai)很(hen)多(duo)不(bu)確(que)定(ding)的(de)因(yin)素(su)，因(yin)而(er)設(she)計(ji)計(ji)算(suan)的(de)體(ti)外(wai)束(shu)麵(mian)積(ji)和(he)張(zhang)拉(la)力(li)，也(ye)隻(zhi)能(neng)是(shi)估(gu)算(suan)，箱(xiang)梁(liang)各(ge)截(jie)麵(mian)能(neng)否(fou)承(cheng)受(shou)得(de)了(le)加(jia)固(gu)設(she)計(ji)的(de)張(zhang)拉(la)力(li)
，實(shi)際(ji)上(shang)還(hai)是(shi)不(bu)好(hao)確(que)定(ding)的(de)，因(yin)此(ci)，隻(zhi)有(you)通(tong)過(guo)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)的(de)監(jian)控(kong)
，才(cai)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)消(xiao)除(chu)對(dui)預(yu)應(ying)力(li)張(zhang)拉(la)的(de)恐(kong)懼(ju)心(xin)理(li)。 

    紫泥大橋主跨8、9號墩T構

，各布置12束體外束，采用單邊張拉，每束張拉力為468kN。監控結果表明，在張拉過程中
，T構底麵幾乎不發生應力變化
，實際應變的增量為0（達到了箱梁下緣不出現拉應力的要求），而在箱梁頂麵各測點
，實際應變最大增量值為-31.5με（壓應變）。這說明在體外束張拉的過程中
，箱梁根部下緣沒有出現拉應力，上緣出現壓應力
，但應力增量較小，能滿足要求。在T 構端部的撓度方麵，體外束張拉後，實測最大上撓1.38mm ，也在控製範圍之內。 

    5 加固後承載能力評定 

    加固完成後，由質監站組織對T 構箱梁分別進行了靜載和動載試驗。 

    (1）靜載試驗結果：在等代設計荷載的96.07% 作用下，T構懸臂端部最大撓度為16.93mm
，為理論計算值的105% ; T構根部的最大拉應變為63.15με
，是理論計算值的76.55%，卸載後殘餘變形為8.5％。