体外预应力加固技术
体外预应力加固技术
体外预应力加固技术在现代建筑和桥梁工程中，随着时间的推移和使用条件的变化，结构的安全性和稳定性可能会受到影响。
为了增强既有结构的承载能力和耐久性，各种加固技术应运而生。
其中，体外预应力加固技术作为一种高效、可靠的加固方法，正逐渐受到广泛的关注和应用。
体外预应力加固技术是指通过在结构外部设置预应力筋，并对其施加预应力，从而改善结构的受力性能。
这种技术的基本原理是利用预应力筋的主动张拉，在结构中产生反向弯矩和轴向压力，以抵消部分荷载产生的内力，提高结构的承载能力和抗裂性能。
与传统的加固方法相比，体外预应力加固技术具有许多显著的优点。
首先，它能够显著提高结构的承载能力。
通过施加预应力，可以有效地增加结构的抗弯、抗剪能力，使结构能够承受更大的荷载。
其次，该技术可以有效地控制结构的裂缝发展。
预应力的施加可以使结构在正常使用阶段处于受压状态，从而减少裂缝的宽度和数量，提高结构的耐久性。
此外，体外预应力加固技术施工方便、快捷，对结构的正常使用影响较小。
在施工过程中，不需要对结构进行大规模的拆除和重建，只需要在结构外部进行预应力筋的布置和张拉即可，大大缩短了施工周期，降低了施工成本。
体外预应力加固技术的应用范围非常广泛。
在桥梁工程中，它可以用于加固梁桥、拱桥、斜拉桥等各种类型的桥梁结构。
对于老旧桥梁，由于长期承受车辆荷载和自然环境的侵蚀，其承载能力和耐久性往往会下降。
通过采用体外预应力加固技术，可以有效地恢复桥梁的承载能力，延长其使用寿命。
在建筑结构中，该技术也可以用于加固混凝土框架结构、剪力墙结构、砖混结构等。
例如，对于因设计不合理或使用功能改变而导致承载能力不足的混凝土框架结构，可以通过在梁、柱等构件外部设置预应力筋进行加固，提高结构的整体性能。
在实施体外预应力加固技术时，需要进行详细的设计和计算。
首先，要对结构的现状进行全面的检测和评估，了解结构的受力特点、损伤情况以及承载能力等。
然后，根据检测结果和加固要求，确定预应力筋的布置方案、预应力值的大小以及锚固方式等。
建筑结构体外预应力加固技术规程
建筑结构体外预应力加固技术规程1. 引言建筑结构的安全是保障建筑物整体抗震性能和使用寿命的关键因素之一。
对于已有建筑，如果其结构受到损坏或使用要求发生变化，需要进行加固措施以提高结构的稳定性和承载能力。
结构体外预应力加固技术是一种有效且常用的加固方法。
本文将对建筑结构体外预应力加固技术进行全面、详细、完整且深入地探讨。
2. 结构体外预应力加固技术概述结构体外预应力加固技术是通过在建筑结构的外部施加预应力力量，使建筑结构的原有抗震性能得到提升。
该技术具有施工便捷、对原有结构影响较小等优点，适用于各种类型的建筑结构加固。
2.1 加固原理结构体外预应力加固技术主要利用预应力力来抵抗外部荷载对结构的影响，通过改变结构的受力状态，使其具备更好的承载能力和抗震性能。
其加固原理可以简述如下：通过张拉预应力钢束，使其施加于建筑结构的外部，产生压应力，抵消原有结构的弯矩和剪力，从而提高结构的整体稳定性。
2.2 加固工艺结构体外预应力加固技术的加固工艺包括以下步骤：1.检测与评估：针对待加固的建筑结构，进行全面的检测与评估工作，确定结构的受力状态和加固需求。
2.设计方案：根据结构的检测结果，制定加固的设计方案，包括预应力钢束的布置、加固材料的选择等。
3.预制构件生产：根据设计方案，预先制作好预应力构件，如预应力钢束、预制框架等。
4.现场施工：将预制构件运至现场，进行预应力钢束的布置、张拉、锚固等施工工作。
5.验收与监测：加固施工完成后，进行验收与监测工作，确保加固效果符合设计要求。
3. 结构体外预应力加固技术的应用案例结构体外预应力加固技术在实际工程中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：3.1 桥梁加固桥梁是重要的交通设施，其稳定性和承载能力对交通运输安全起着至关重要的作用。
结构体外预应力加固技术可以有效地提升桥梁的抗震性能，延长桥梁的使用寿命。
3.2 高层建筑加固高层建筑由于自身重量大、高度高，在地震等外部荷载的作用下容易出现结构问题。
公路梁桥体外预应力加固设计与施工技术
公路梁桥体外预应力加固设计与施工技术一、体外预应力加固技术概述体外预应力加固法能较大幅度地提高构件的承载力，且它具有施工简单、合理、方便等优点，己成为桥梁界的新热点，现而今，预应力加固主要用于旧桥的加固，收到很好的经济和社会效益，是一种有效的主动加固法。
体外预应力加固技术有如下几大的特点：1加固效果显著。
一方面，体外预应力加固技术的施工所需设备和人员较少，不仅简单易操作，施工布置还可以灵活调整，施工周期较短且经济效益好。
另一方面，体外预应力加固技术增加的重量不大，可以灵活调整达到原结构的应力状态，达到加固的最佳效果。
而且还能够较大幅度地提升旧桥梁的承载能力和结构刚度，有效防止桥梁的裂痕，是桥梁的饶度大幅度减低。
同时，体外预应力加固技术不但可以用于中小型桥梁的加固，还可以应用于大中跨度的连续体桥梁的加固。
2施工对交通影响小。
体外预应力加固技术在施工中不需要中断交通，只需要短时间的限制交通就可以进行施工。
因此，在施工中对桥上交通的影响很小。
另外，体外预应力加固法技术的应用可做到不影响桥下的净室，不抬高路面的标高，对桥梁本身的损伤较小。
3后期维护简单。
体外预应力加固技术的另一大优点就是加固之后便于桥梁和体外预应力设备的维护与维修，能够随时更换预应力的应力筋。
同时，可以随时对体外预应力加固技术的应力筋实施实时监控，对出现裂纹或者腐蚀情况的应力筋进行及时的修复和更换。
这既能够保证工程施工的安全性又能够节约成本。
4在路桥工程施工过程中，预应力加固法主要应用于悬臂梁、连续体系梁与简支梁桥的结构加固，促进其在使用中更加稳定、安全、牢固。
在路桥施工中应用预应力加固法，不但可以有效降低或消除局部裂缝现象，而且有利于减小梁体挠度，使得路桥结构中不同界面都达到最为理想的应力状态。
二、计算模型分析在体外预应力结构中,体外预应力索与混凝土结构为点接触连接,组成了一个内部超静定结构体系。
结构分析采用桥梁博士软件进行分析计算。
《体外预应力加固》课件
施工过程
对住宅楼进行必要的支撑和加固 ，安装钢绞线、锚具和转向器等 ，进行预应力张拉，最后进行楼 板修复和涂装。
加固效果
加固后房屋结构稳定性得到显著 提高，墙体开裂和楼板下沉等问 题得到有效解决，保证了房屋的 安全性和居住性。
确定加固方案
根据桥梁的实际情况和加固需 求，选择合适的体外预应力加 固方案。
预应力索设计
根据计算结果，设计合理的预 应力索，包括规格、长度、数 量等。
施工监控系统设计
为确保施工安全和质量，设计 合理的施工监控系统。
施工工艺
施工准备
清理桥梁表面，确定 施工区域和范围，准 备施工设备和材料。
安装锚固系统
与粘钢加固法相比，体外预应力加固技术能够提供更大的承 载能力，减小结构的变形和裂缝发展，同时预应力筋的防腐 性能优于粘钢加固。
03 体外预应力加固的设计与 施工
设计流程
建立计算模型
根据桥梁的结构形式和受力特 点，建立计算模型，进行结构 分析和计算。
锚固系统设计
设计安全可靠的锚固系统，确 保预应力索的有效固定和传递 。
锚固系统
选择安全可靠的锚固系统 ，如挤压锚或粘结锚等， 确保预应力索的有效固定 和传递。
防护材料
为保护预应力索和锚固系 统，选择耐腐蚀、耐磨损 的材料进行表面防护。
04 体外预应力加固的工程实 例
桥梁加固实例
加固效果
加固后桥梁承载力得到显著提高，裂缝得 到有效控制，保证了桥梁的安全性和耐久 性。
体外预应力加固技术的发展历程
起源
初步发展
体外预应力加固技术起源于20世纪50年代 ，最初用于桥梁工程加固。
桥梁上部结构加固技术—体外预应力加固法
7.5 体外预应力加固法
3. 体外预应力的优缺点 与传统预应力体系相比，具有以下优点：
简化预应力筋曲线，预应力筋仅在锚固处和转向处 与结构相连，减小摩阻损失，提高预应力使用效率 预应力布置灵活，根据桥梁病害可以全桥加固也可 以进行局部加固 锚固构件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高 结构承载能力。 与原结构无粘结，应力变化值小，对结构受力有利
承载极限状态下体外预应力结构的抗弯能力小于有粘结 和无粘结预应力结构
体外预应力结构在极限状态下可能因延性不足而产生没 有预兆的失效
7.5 体外预应力加固法
3. 体外预应力的优缺点 体外预应力结构亦有其自身的缺陷：
体外索布置在截面外，防腐、保护相对较困难，易受外 界影响
锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力大，对锚 固施工要求高
7.5 体外预应力加固法
体外预应力筋的锚固系统
可更换体外预应力筋的锚具，有钢 绞线束无法放松和可放松两种类型。 若不预留能够再次张拉的长度，钢 绞线束是无法放松的
7.5 体外预应力加固法
体外预应力筋的转向装置
• 体外预应力筋的转向装置由转向结构构造及转向器组成 • 转向结构构造为混凝土结构的一个特殊部分。转向器为直接支
7.5 体外预应力加固法
二、体外预应力系统构造
• 钢管外护套较贵且本身有防 腐的问题，故采用较少；
• HDPE 管已被大量应用，但 其与钢管的连接处必须保证 密封性能良好
7.5 体外预应力加固法
二、体外预应力系统构造
• 为便于预应力筋内穿、检查、 检测及更换钢绞线，外护套 应做成可伸缩式的构造，并 在各伸缩段的连接部位具有 良好强度与密封性
体外索可调可换，便于使用期间进行维护
7.5 体外预应力加固法
体外预应力加固法
体外预应力加固法一、体外预应力加固法基本概念钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁(T型梁、少筋微弯板组合梁、π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结构进行加固时，可在梁体外部(梁底与梁两侧)设置钢筋或钢丝束，并施加预应力，以改善桥梁的受力状况，达到提高桥梁承载能力的目的。
体外预应力是针对体内预应力而言的，即把预应力筋布置在主体结构之外。
当体外预应力索应用于混凝土结构时就被称为体外预应力混凝土结构。
体外预应力技术用于桥梁加固称为体外预应力加固。
从力学特征上说，体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协调的。
体外预应力索加固结构的实质，是以粗钢筋、钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以预加力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。
体外预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于中小跨径的梁式桥；对于较大跨径的桥梁，采用本方法加固时，宜同时配合其他加固方法进行综合加固，以达到较好的加固效果。
工程实践表明，用体外预应力索加固桥梁具有如下优点:（1）能够较大幅度地提高旧桥承载能力。
加固后所能达到的荷载等级与原桥设计标准及安全储备有关，一般情况下可将原桥承载力提高30%--40%。
（2）体外预应力索加固技术所需设备简单，人力投入少，施工工期短，经济效益明显。
（3）在加固过程中，可以实现不中断交通或短时限制交通。
（4）对原桥损伤较小，可以做到不影响桥下净空，且不增加路面高程。
常用的体外预应力加固技术包括体外预应力钢丝束加固法和下撑式预应力拉杆(粗钢筋)加固法。
（5）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，从而使加固工作失败。
体外预应力加固技术(二)
引言：体外预应力加固技术是一种在建筑结构中应用的先进技术，它通过引入预应力钢索或钢板等材料来提高结构的承载能力和抗震性能。
本文将详细介绍体外预应力加固技术的原理、材料选择、设计和施工等方面，以便读者全面了解这一技术的应用和优势。
概述：1.体外预应力加固技术的发展背景随着城市化进程的推进，旧建筑的加固和改造需求日益增加。
古老建筑的结构设计和施工技术无法满足现代要求，需要进行加固。
体外预应力加固技术因其高效、经济和可靠的特点而得到广泛应用。
2.体外预应力加固技术的原理预应力钢材的引入可以提高结构的受力性能。
预应力钢材通过受拉状态将结构的主要受力部分连接起来形成整体。
通过施加预应力，可以改善结构的承载能力和抗震性能。
3.体外预应力加固技术的材料选择预应力钢材的选择要考虑其强度、耐腐蚀性和可靠性等因素。
常用的预应力钢材有预应力钢束、扭绞预应力钢束和预应力钢板等。
材料的选择应根据具体工程的需求和情况进行综合考虑。
4.体外预应力加固技术的设计加固设计应根据结构的受力状况和强度要求进行合理设计。
设计中需要考虑结构的初始状态和变形情况。
预应力力度的大小、布置的方式和位置等都需要经过详细计算和合理确定。
5.体外预应力加固技术的施工施工前需要进行详细的勘测和测量工作，确保施工的准确性和可靠性。
施工过程中需要严格按照设计要求进行操作。
施工结束后需要进行验收和监测，确保加固效果的达到设计要求。
详细阐述：1.引言1.1被加固结构的现状和问题1.2体外预应力加固技术的背景和优势2.体外预应力加固技术的原理2.1预应力钢材的作用原理2.2受拉状态的优势2.3结构整体化设计思想的体现3.体外预应力加固技术的材料选择3.1预应力钢束的特点和应用3.2扭绞预应力钢束的性能和适用范围3.3预应力钢板的优势和工程应用4.体外预应力加固技术的设计4.1结构的受力状况分析和计算4.2预应力力度的确定和施工控制4.3预应力布置的方式和位置选择5.体外预应力加固技术的施工5.1勘测和测量工作的重要性5.2施工操作的要点和技术要求5.3加固工程的验收和监测方法总结：体外预应力加固技术作为一种先进的结构加固技术，具有高效、经济和可靠的优势。
体外预应力加固
体外预应力加固在建筑结构领域，为了确保建筑物的安全性和稳定性，各种加固技术应运而生。
其中，体外预应力加固技术以其独特的优势，在工程实践中得到了广泛的应用。
所谓体外预应力加固，就是在原结构体外设置预应力筋，通过施加预应力来改善结构的受力性能。
这种技术的基本原理并不复杂，想象一下一根弯曲的扁担，我们在其外部施加一个向上的拉力，它是不是就变得更挺直、更能承受重物了？体外预应力加固就类似于这个原理，通过对结构施加预应力，改变其内力分布，提高其承载能力和抗裂性能。
体外预应力加固技术具有众多优点。
首先，它施工方便。
相比于一些传统的加固方法，如加大截面法，体外预应力加固不需要在结构内部进行大规模的施工操作，避免了对原结构的过多破坏。
这不仅减少了施工的难度和时间，还降低了施工过程中对建筑物正常使用的影响。
其次，它的效果显著。
通过施加预应力，可以有效地调整结构的内力分布，提高结构的刚度和承载能力。
对于一些因长期使用或设计不足而出现问题的结构，体外预应力加固往往能够起到“妙手回春”的效果，使其重新满足使用要求。
再者，它具有良好的经济性。
虽然在初期可能需要一定的投资，但从长期来看，由于其能够延长结构的使用寿命，减少维修和更换的成本，综合效益是非常可观的。
然而，体外预应力加固技术也并非十全十美。
在实际应用中，也存在一些需要注意的问题。
例如，预应力筋的防腐保护至关重要。
由于预应力筋暴露在外部环境中，如果防护不当，容易受到腐蚀，从而影响其性能和使用寿命。
因此，在设计和施工过程中，必须采取有效的防腐措施，如使用高性能的防护材料、合理设计防护构造等。
另外，预应力损失的控制也是一个关键问题。
在预应力施加过程中，由于各种因素的影响，如锚具变形、预应力筋与管道之间的摩擦、混凝土的收缩和徐变等，会导致预应力的损失。
如果预应力损失过大，将无法达到预期的加固效果。
因此，在设计和施工中，需要准确计算预应力损失，并采取相应的措施进行补偿。
为了更好地理解体外预应力加固技术的应用，让我们来看几个实际案例。
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体外预应力加固技术
摘要:本文主要从体外预应力的特点、组成、布置形式几个方面来阐述体外预应力加固技术的基本原理,并结合施工实例来讲解体外预应力加固技术的突出应用。
关键词:体外预应力加固技术施工实例
据不完全统计,中国20多万座公路桥中危桥数量达6千多座,美国坍塌桥梁的“结构性缺陷”评级达到50%,德国桥龄在20～30年的预应力混凝土桥梁中50%以上都有中等以上损伤,从而使桥梁加固显得尤为紧迫且重要。
尽管目前有增大截面、锚喷混凝土、CFRP等加固方法,但都不及体外预应力加固技术的优点突出,因此体外预应力加固技术成为很多加固设计的首选,其具有非常广阔的应用前景。
1 桥梁体外预应力技术原理
1.1 概述
体外预应力结构这一概念最早源于法国,比体内预应力概念提出的还要早,但是发展没有体内预应力快,因此在20世纪发展的比较缓慢,目前体外预应力发展的已经比较成熟了,广泛的运用于旧桥的加固,甚至是运用于新建工程。
体外预应力技术已得到业界的广泛认可和支持,因此逐渐发展壮大起来,在很多方面都有体内预应力技术无法替代的优点,尤其在旧桥加固方面,体内预应力技术更是大展拳脚,而在新
建工程方面为了避免体内预应力的诸多缺点,如混凝土灌注的困难,因压浆不密而产生的预应力束腐蚀,又难以检测和更换等等而有了一定的应用,并取得了良好的效果。
体外预应力体系是后张预应力体系的一个重要分支,是一种应用完全位于构件主体截面以外的预应力束来对构件施加预应力的结构体系。
1.2 体外预应力的特点
1.2.1 体外预应力的优点
(1)简化预应力筋曲线形式,并提高预应力使用效率。
(2)预应力布置灵活。
(3)锚固构件外形尺寸小,能有效提高结构的承载能力。
(4)与旧结构无粘结,对结构受力非常有利。
(5)体外索可调可换以便于运营期间的正常维护。
1.2.2 体外预应力的缺点
(1)防腐、保护相对较困难。
(2)容易产生应力集中,对锚固施工要求高。
(3)不能充分发挥体外索强度高的优点。
(4)容易造成预应力损失。
1.3 体外预应力的组成
体外预应力由锚具、体外索、锚固块及转向块、减振装置、施工机具等主要部分组成,下面来分别介绍。
1.3.1 锚具
体外预应力体系仅靠锚固端传力,所以体外预应力锚固体系的安全性和可靠性比其他一般体内预应力锚固体系高很多。
1.3.2 体外索
体外索常采用无粘结钢绞线,由于环氧喷涂带PE的钢绞线具备很好的耐腐蚀性能,且适用性强,因此目前广泛适用在桥梁加固中。
1.3.3 锚固块及转向块
体外预应力体系仅靠锚固块和转向块传力,因此锚固块和转向块必须和原结构具备有效连接及传递应力的能力,锚固块和转向块通常采用钢筋混凝土结构或钢结构型式。
1.3.4 减振装置
体外预应力体系的减振装置应用于锚固块与转向块或转向块与转向块之间的自由长度较大的体外索位置,主要目的是为了减小体外索在动荷载作用下的振动影响。
1.3.5 施工机具
体外索的张拉机具依不同的张来要求,通常可分为单孔千斤顶和整体千斤顶。
单孔千斤顶用于施工空间狭小或需单孔分丝张拉的体外索,整体千斤顶用于需整体张拉的体外索。
1.4 体外预应力的布置形式
体外索主要布置在顶板、腹板、底板几个位置处,体外索的锚固形式分为钢锚固和混凝土锚固两种形式。
2 桥梁体外预应力施工实例
2.1 T梁腹板索
在T梁腹板两侧对称布设体外索。
在T梁梁端腹板加厚段设置张拉构件,在T梁的中横隔梁钻孔作为体外束的转向装置。
T梁腹板索加固详见图1和图2。
特点:T梁腹板索的一个显著特点就是施工较为简单,还有就是安装难度较高,且只能适用于张拉力较小的体外索。
2.2 箱梁腹板索
在箱梁腹板新增截面内增加预应力,而新增腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方式将预应力传递给旧桥箱梁。
通过实践得知腹板索是最有效的体外索加固方式。
体外索可以只在病害严重位置局部进行布设,也可以连续通长布设。
施工工艺流程:(1)管道放样。
(2)种植钢筋。
(3)绑扎钢筋。
(4)安装预应力管道。
(5)穿布钢绞线。
(6)固定、封
闭预应力管道。
(7)安装模板。
(8)浇筑混凝土。
(9)安装锚具。
(10)张拉预应力。
(11)管道压浆。
(12)封锚砼。
2.3 箱梁底板索
在个别特殊的桥梁结构中,运用了部分相对使用效率不怎么高的底板索。
底板索不需要设置转向块,一般在顺桥向病害严重的底板顶面进行布设。
施工较其他加固方式简单,质量有一定的保证。
但由于受布索位置的空间限制,对结构的加固效果并没有其它结构形式的体外索突出。
2.4 箱梁顶板索
箱梁顶板索是一种运用比较广泛的体外索布设形式。
体外索布置在箱梁顶板,经转向器(分丝/整体)和预埋钢管穿过转向块,达到转向和传力的目的,通过锚固块锚固,张拉完成后成空间曲线。
3 结语
体外预应力加固技术不仅可以运用于新建工程项目,更广泛的适用于旧桥结构的改造与加固项目。
体外预应力结构布置灵活,施工方便,安全可靠,可以有效的提高桥梁结构承载力,尤其可以在结构正常工作情况下实现调索和换索,这一特点是其他加固方式所无法比拟的优点。
体外预应力技术在新时期的桥梁建设及加固过程中得到了广泛
的应用,取得了良好的社会和经济效益。
参考文献
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