体外预应力的概念
体外预应力技术在桥梁加固中的应用探讨
体外预应力技术在桥梁加固中的应用探讨摘要：随着预应力技术的发展，新预应力材料和锚固体系的出现，使得这技术和方法在桥梁加固领域的应用前景非常广泛。
体外预应力尤其适用于中小跨径的桥梁，对于大跨径桥梁，宜配合采用其他方法综合加固。
本文结合工程实例，重点介绍了体外预应力技术实施加固维修的实例，以期对体外预应力技术体外预应力技术在桥梁加固中的应用研究起到推动和参考作用。
关键字：桥梁工程；体外预应力；加固；技术1 体外预应力的概念及优点1.1 体外预应力的概念体外预应力，就是把预应力索放在梁的主体结构之外，只通过两端的锚固以及梁中的转向装置与梁体相连。
体外预应力技术是后张预应力体系的重要分支, 它与体内预应力即传统的布置于混凝土截面内的有粘结或无粘结预应力技术相对应。
采用体外预应力技术加固混凝土结构时体外预应力束一般采用折线形按在梁的跨中部分,体外预应力束布置在腹板下缘,在离支座(1/3～1/4)L 处,体外预应力束向上弯起,锚固在梁的两端。
1.2 体外预应力加固技术的优点1)施工简单，快速，在施工过程中,无需封锁交通，原结构仍可使用,减少交通压力。
2)运用体外预应力加固时，无需改变截面大小，不会增加结构自重,使得荷载增加。
3)由于预应力筋与混凝土截面分离,提高了混凝土的质量和耐久性，这样便于对混泥土的加固和维修。
4)预应力束基本不占用结构空间,不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力,也避免降低结构的使用功能。
5)体外预应力束在工厂定制，质量有保证。
体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一，由于无需后浇混凝土，可避免由此带来的预应力损失。
2 加固机理和常用方法体外预应力加固的施力工具通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料,其机理现以桥梁为例来说,在体外对桥梁上部结构施加预应力,以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力,从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的.如图1图1（a）未加固前图一(b)体外预应力加固后3 体外预应力加固常用方法根据施加预应力的方式不同, 桥梁体外预应力加固的常用方法有：横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法等。
体外预应力混凝土的基本概念
体外预应力混凝土的基本概念
第六章 体外预应力混凝土
体外预应力混凝土结构的基本组成部分包括以下内容： （1）体外预应力索、管道和灌浆材料 （2）体外预应力索的锚固系统 （3）体外预应力索的转向装置 （4）体外预应力索的防腐系统
体外预应力混凝土的基本概念
第六章 体外预应力混凝土
体外预应力混凝土结构所采用预应力索一般为钢绞线组成， 包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢绞线以及镀 锌钢绞线或外表涂层和外包PE防护的单根无粘结钢绞线。体 外预应力索的管道主要起防腐作用，它通常有两种形式：一 是全部采用钢管道；二是采用钢管与高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称HDPE）管道相结合的方式，即 除在锚固段及转向弯曲段采用钢管外，在其它直线段均采用 HDPE管道。
第六章 体外预应力混凝土
第六章 体外预应力混凝土
体外预应力结构与体内预应力结构最本质的区别，便是体外预 应力结构的预应力索布置在主体结构之外。从力学特征上来 说，体外预应力索与周围主体结构在同一截面上的变形是不协 调的。当体外预应力索应用于混凝土结构时，称为体外预应力 混凝土结构；而当体外预应力索应用于钢结构时，则称为预应 力钢结构。
第六章 体外预应力混凝土
从本质上看，整体施工的体外预应力混凝土结构与无粘结预应 力混凝土结构是基本相同的，两者的差别完全在构造上。体外 预应力混凝土结构中的预应力索基本上是折线型的，直线与直 线之间由偏转装置转向，钢索管道在偏转位置处一般采用圆弧 线。就预应力混凝土梁而言，体内无粘结预应力筋与体外预应 力索可以布置成完全一样的形式，但有以下的区别： （1）体外预应力索通常布置在箱梁底板之上，故预应力索的 偏心距比体内无粘结预应力筋的偏心距小。 （2）在结构受力变形后，由于体外预应力索与周围混凝土体 是脱离的，故钢索不随梁体一起变形，这点与体内无粘结预应 力混凝土结构是不同的，钢索与梁体的相对变形同转向装置设 置
体外预应力混凝土桥梁
体外预应力混凝土桥梁在现代桥梁工程领域，体外预应力混凝土桥梁作为一种创新且高效的结构形式，正逐渐展现出其独特的优势和广泛的应用前景。
体外预应力技术是指将预应力筋布置在混凝土梁体的外部，通过转向块和锚固装置对梁体施加预应力。
与传统的体内预应力技术相比，体外预应力具有许多显著的特点。
首先，体外预应力筋的布置更加灵活。
它可以根据桥梁的受力特点和需要进行优化布置，从而更好地提高桥梁的承载能力和抗裂性能。
例如，在大跨度桥梁中，可以通过增加体外预应力筋的数量和调整其布置位置，有效地控制桥梁的挠度和裂缝开展。
其次，体外预应力筋易于检查和更换。
由于其位于梁体外部，工作人员可以直接对其进行检测和维护。
一旦发现预应力筋出现损伤或老化，能够及时进行更换，这大大延长了桥梁的使用寿命，降低了维护成本。
再者，体外预应力施工相对简便。
在施工过程中，不需要在混凝土内部预留管道，减少了施工工序和难度，提高了施工效率。
从结构性能方面来看，体外预应力混凝土桥梁具有良好的力学性能。
它能够有效地减小梁体的自重，增加桥梁的跨越能力。
同时，由于预应力的作用，可以显著提高混凝土的抗裂性和耐久性，减少混凝土裂缝的产生和发展。
在实际应用中，体外预应力混凝土桥梁已经在各种类型的桥梁建设中得到了广泛的应用。
在公路桥梁方面，它被用于建造中小跨度的简支梁桥、连续梁桥等，为公路交通提供了安全、稳定的通行条件。
在城市桥梁中，体外预应力混凝土桥梁也因其美观、经济的特点而备受青睐。
例如，一些城市的人行天桥和高架桥采用了这种结构形式，不仅满足了交通功能的需求，还与城市景观相融合。
然而，体外预应力混凝土桥梁在设计和施工过程中也面临着一些挑战。
在设计方面，需要精确计算预应力筋的数量、布置位置以及张拉力等参数，以确保桥梁在使用过程中的安全性和稳定性。
同时，还需要考虑预应力损失的计算和控制，包括预应力筋与管道之间的摩擦损失、锚具变形损失等。
施工过程中的质量控制也是至关重要的。
体外预应力混凝土结构的预应力损失估算
体外预应力混凝土结构的预应力损失估算在现代建筑工程中，体外预应力混凝土结构因其独特的优势而得到了广泛的应用。
然而，要确保这种结构的安全性和可靠性，准确估算预应力损失至关重要。
预应力损失会直接影响结构的性能和使用寿命，因此，对其进行合理准确的估算具有重要的工程意义。
一、体外预应力混凝土结构概述体外预应力混凝土结构是指将预应力筋布置在混凝土构件的外部，通过锚具和转向块对混凝土构件施加预应力。
与传统的体内预应力结构相比，体外预应力结构具有施工方便、预应力筋可更换、便于检测和维护等优点。
它适用于大跨度桥梁、工业厂房、高层建筑等多种工程结构。
二、预应力损失的分类预应力损失主要分为以下几类：1、摩擦损失摩擦损失是由于预应力筋在孔道中与孔壁之间的摩擦以及在转向块处的弯曲摩擦引起的。
摩擦系数的大小、预应力筋的长度、弯曲角度等因素都会影响摩擦损失。
2、锚固损失锚固损失发生在锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩等情况下。
锚具的类型、质量以及施工工艺都会对锚固损失产生影响。
3、弹性压缩损失混凝土在预应力作用下会发生弹性压缩，从而导致预应力筋的应力降低，产生弹性压缩损失。
4、松弛损失预应力筋在长期的高应力状态下会发生松弛，导致应力逐渐减小，产生松弛损失。
松弛损失与预应力筋的类型、初始应力水平和时间等因素有关。
5、混凝土收缩和徐变损失混凝土在硬化过程中会发生收缩和徐变，这会使预应力筋的应力产生损失。
收缩和徐变损失与混凝土的配合比、养护条件、加载龄期以及环境湿度等因素密切相关。
三、影响预应力损失的因素1、材料性能包括预应力筋的种类、强度和弹性模量，以及混凝土的强度、弹性模量和收缩徐变特性等。
2、施工工艺施工过程中的预应力筋张拉控制应力、张拉顺序、锚具安装质量、孔道灌浆质量等都会对预应力损失产生影响。
3、环境条件温度、湿度等环境因素会影响混凝土的收缩和徐变，从而影响预应力损失。
4、结构形式结构的跨度、截面尺寸、配筋率等因素也会对预应力损失产生一定的影响。
体外预应力工艺
体外预应力工艺在现代建筑和桥梁工程中，体外预应力工艺正发挥着越来越重要的作用。
这一工艺凭借其独特的优势，为结构的安全性、耐久性和经济性提供了有力的保障。
体外预应力，简单来说，就是将预应力筋布置在混凝土构件的外部，并通过锚具和转向块等装置对构件施加预应力。
与传统的体内预应力相比，体外预应力有着诸多不同之处。
首先，体外预应力筋的布置更加灵活。
它可以根据结构的受力特点和需求，在不同的位置进行布置，从而更有效地提高结构的承载能力和抗裂性能。
例如，在桥梁工程中，对于大跨度的梁体，体外预应力筋可以沿着梁的底部和顶部布置，以增强梁的抗弯能力；对于桥墩等受压构件，预应力筋则可以环绕布置，提高其抗压承载能力。
其次，体外预应力筋易于检查和维护。
由于其位于构件外部，通过肉眼观察或者借助简单的检测设备，就能及时发现预应力筋的损伤、锈蚀等问题，并进行修复或更换。
这对于确保结构的长期安全性和可靠性至关重要。
相比之下，体内预应力筋一旦出现问题，往往需要对结构进行大规模的拆除和修复，不仅成本高昂，而且施工难度大。
再者，体外预应力施工相对较为简便。
在施工过程中，不需要在混凝土浇筑前预先布置预应力筋，而是在结构成型后再进行安装和张拉。
这不仅减少了施工过程中的干扰，而且能够更好地控制预应力的施加效果。
体外预应力工艺的应用范围十分广泛。
在桥梁工程中，它被广泛应用于新建桥梁的设计和既有桥梁的加固改造。
对于新建桥梁，体外预应力可以有效地减小梁体的截面尺寸，减轻结构自重，降低工程造价；对于既有桥梁，通过施加体外预应力，可以提高桥梁的承载能力，延长其使用寿命。
在建筑结构中，体外预应力也有着出色的表现。
例如，在大跨度的屋盖结构中，采用体外预应力可以实现更大的跨度和更轻盈的结构形式；在高层建筑中，体外预应力可以用于加强混凝土柱和剪力墙的抗震性能。
然而，体外预应力工艺也并非完美无缺。
其预应力损失相对较大，这是由于体外预应力筋与周围环境的接触面积较大，容易受到温度变化、混凝土收缩徐变等因素的影响。
体外预应力混凝土桥梁
体外预应力混凝土桥梁在现代桥梁工程中，体外预应力混凝土桥梁作为一种重要的结构形式，凭借其独特的优势，在交通基础设施建设中发挥着日益重要的作用。
体外预应力技术是指将预应力筋布置在混凝土构件的外部，通过锚具和转向块对混凝土构件施加预应力。
这种技术与传统的体内预应力技术相比，具有许多显著的优点。
首先，体外预应力筋易于检查和维护。
由于预应力筋位于结构外部，工作人员可以直接观察到其状态，及时发现可能存在的损伤或腐蚀，便于进行维修和更换，从而有效延长桥梁的使用寿命。
相比之下，体内预应力筋被包裹在混凝土内部，一旦出现问题，检测和修复难度较大。
其次，体外预应力筋的布置更加灵活。
可以根据桥梁的受力特点和设计要求，灵活调整预应力筋的数量、位置和形状，从而更好地满足结构的受力需求。
这使得桥梁设计更加优化，提高了结构的承载能力和使用性能。
再者，体外预应力施工相对简便。
在施工过程中，不需要在混凝土内部预留管道，减少了施工工序，降低了施工难度和成本。
同时，也降低了由于管道压浆不密实等问题导致的预应力损失。
体外预应力混凝土桥梁在受力性能方面也表现出色。
通过合理布置预应力筋，可以有效地控制混凝土裂缝的开展，提高结构的抗裂性能。
在正常使用阶段，能够减小结构的挠度，增加桥梁的刚度，提高行车的舒适性和安全性。
在承载能力极限状态下，能够充分发挥材料的性能，提高结构的承载能力，保障桥梁的安全可靠。
然而，体外预应力混凝土桥梁也并非完美无缺。
其中一个较为突出的问题是体外预应力筋的防护要求较高。
由于暴露在外界环境中，容易受到温度变化、湿度、化学腐蚀等因素的影响，因此需要采取有效的防护措施，如采用高质量的防护涂层、设置防雨罩等。
另外，体外预应力筋与混凝土之间的协同工作性能相对较差。
在受力过程中，体外预应力筋与混凝土之间的变形协调不如体内预应力筋紧密，可能会导致预应力损失的增加。
为了减小这种影响，需要在设计和施工中采取相应的措施，如合理设置转向块、加强锚固区的构造等。
体外预应力工艺
体外预应力工艺在现代建筑和桥梁工程中，体外预应力工艺作为一种先进且高效的技术，正发挥着日益重要的作用。
它不仅能够显著提高结构的承载能力和耐久性，还为工程设计和施工带来了更多的灵活性和创新性。
体外预应力，简单来说，就是将预应力筋布置在混凝土构件的外部，通过锚具和转向装置对构件施加预应力。
与传统的体内预应力技术相比，体外预应力具有许多独特的优点。
首先，体外预应力筋易于检查和更换。
在结构的使用过程中，如果发现预应力筋出现了损伤或性能下降，可以相对方便地进行检测和修复，甚至直接更换，从而有效地延长结构的使用寿命。
这对于一些重要的基础设施，如桥梁等，具有极其重要的意义。
其次，它能够更好地适应结构的变形。
当结构在荷载作用下产生变形时，体外预应力筋可以根据变形情况自由地调整其应力分布，从而更好地发挥其增强作用。
再者，体外预应力施工相对较为简便。
由于预应力筋布置在构件外部，施工过程中不需要在混凝土内部预留管道，减少了施工的复杂性和难度，同时也降低了施工成本。
体外预应力工艺的关键组成部分包括预应力筋、锚具、转向装置和防护系统。
预应力筋是体外预应力体系中的核心受力元件，通常采用高强度钢丝、钢绞线或预应力钢棒等材料。
这些材料具有高强度、低松弛等优良性能，能够承受较大的拉力并长期保持稳定的预应力水平。
锚具则用于将预应力筋固定在混凝土构件上，并传递预应力。
常见的锚具类型有夹片式锚具、支承式锚具和锥塞式锚具等。
锚具的性能直接关系到预应力的施加效果和结构的安全性，因此必须具备足够的锚固能力和可靠性。
转向装置用于改变预应力筋的方向，使预应力能够有效地作用于结构的不同部位。
转向装置的设计和施工需要充分考虑预应力筋的摩擦损失和局部应力集中等问题，以确保预应力的有效传递和结构的受力性能。
防护系统则用于保护体外预应力筋免受外界环境的侵蚀和损伤。
常见的防护措施包括涂覆防腐油脂、包裹护套以及设置密封装置等，以确保预应力筋在长期使用过程中保持良好的性能。
体外预应力
体外预应力一、概论体外预应力是后张预应力结构体系的重要分支之一。
国际预应力协会（FIP）于1996年将体外预应力定义为预应力索布置在混凝土截面之外的预应力。
体外预应力桥梁则是指将预应力筋布置在梁体混凝土截面外部，力筋束和混凝土之间的荷载传递四通过端部锚具和转向板进行的一种桥梁结构。
体外预应力加固法是应用预加应力原理，采用外加预应力的钢拉杆，在原有构件上施加一定的初始应力，对结构进行加固。
对于钢筋混凝土桥、预应力混凝土梁桥或板桥，采用对受拉区施以体外预应力进行加固，可以抵消部分自重应力，起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用，从而加大幅度地提高桥梁的承载能力。
体外预应力加固法可以在自重增加很少的情况下，大幅度改善和调整原结构的受力状况，同时对墩台及基础受力状况影响很少，且对桥梁运营影响较少，可在不限制通行的条件下进行施工，但加固后对原结构外观有一定影响。
该方法主要适用情况有：1、混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀及其他病害造成结构承载力下降；2、需要提高桥梁的荷载等级；3、用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅度；4、高应力状态尤其是大型结构的加固等情况。
一套完整的体外预应力体系应包括：1、体外预应力钢束、管道和灌浆材料；2、体外预应力钢束的锚固系统；3、体外预应力钢束的转向装置；4、体外预应力钢束的减振器；5、体外预应力钢束的防腐系统。
体外预应力索与结构的黏结关系1、体外预应力体系与结构离散黏结体外预应力体系仅在锚固区域和转向位置与结构有黏结关系。
预应力钢束采用普通光面钢绞线，与结构的黏结关系是通过在锚固位置与转向位置进行水泥灌浆建立的，一般使用单层钢管道或金属波纹管道，灌浆后形成一个整体。
锚具为常用锚具形式，不可更换。
早期的现代体外预应力结构大多采用这种形式。
2、体外预应力体系与结构无黏结这种方式包括两种类型，一种是在锚固区和转向区采用双层管道结构，将体外预应力钢束与结构隔离，体外预应力钢索体系采用普通光面钢绞线，水泥灌浆防腐，在锚固位置和转向位置处设置预埋钢管和HPDE管双重管道，以隔开体系与结构的黏结联系，可以做到拆卸整束后进行更换，目前这种方法应用最为普遍。
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体外预应力的概念
体外预应力的概念提要：体外和体内预应力结构在结构构造上的根本区别就是预应力筋位于混凝土结构的外部，仅在锚固及转向块处可能与结构相连
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体外预应力的概念
体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一,体外预应力砼结构有很多优点，预应力筋套管布置简单，调整容易，简化了后张法的操作程序，大大缩短了施工时间；同时由于预应力筋布置于腹板外面，使得浇注砼方便；由于预应力筋的位置，减少了施工过程中的摩擦损失且更换预应力筋方便易行。
但目前国内对这一方面的研究很少，对于体外预应力筋的受力性能研究不多，因此为了使得体外预应力技术得到更大的使用，有必要对这一结构形式进行研究。
体外和体内预应力结构在结构构造上的根本区别就是预应力筋位于混凝土结构的外部，仅在锚固及转向块处可能与结构相连，因此，体外索的应力是由结构的整体变形所决定的；而在体内有粘结预应力结构中，力筋位于混凝土结构的内部，与结构完全粘结，在任意截面处都与结构变形协调，因此力筋的应力是与某个混凝土截面息息相关的。
传统上来说，体内预应力筋是不被看作一个单独构件的。
而体外筋在混凝土体外，自然成为一个相对于组成结构整体的单独构件，其较体内筋要重要许多。
所以在承受动力荷载的体外预应力结构设计中，必须考虑到体外筋与结构是独立振动的，应防止二者共振，而且当体外预应力筋在动力荷载（如车辆等）作用下发生共振时，就易发生锚具的疲劳破坏和转向构件处的预应力筋的弯折疲劳破坏。
在地震区时设计还必须考虑采取相应措施，提高体外预应力结构的抗震性能。