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体外预应力加固技术作为结构加固最有效的手段之一，目前正广泛地应用于旧桥加固方面，体外预应力结构的概念最早产生于法国，体外预应力体系是后张预应力体系的重要的分支之一，是一种使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。这种加固方法布置比较灵活，既可以全桥加固也可以局部加固。

 

体外预应力加固体系的力学分析

 

  体外预应力结构的基本组成用力法求解体外预应力加固体系内力时，以活载引起的水平钢筋拉力增量为变量，切断水平筋而得到基本结构，计算得到水平钢筋承担的力之后，可进行体外索的配置，由水平钢筋的力估算出预应力筋的用量，最后校核计算结果。

 

求解加固体系的预应力损失

 

  预应力损失的计算主要包括：摩阻力引起的预应力损失；锚具变形引起的预应力损失；温差引起的预应力；分批张拉由于混凝土弹性收缩引起的预应力损失；钢筋松弛引起的预应力损失；混凝土收缩与徐变引起的预应力损失。

 

加固体系正常使用阶段验算

（ 1 ）钢筋应力验算：根据应力控制条件来判断是否满足要求。

（ 2 ） 裂缝验算：采用直接控制裂缝宽度的方式计算，求最大裂缝宽度。

（ 3 ） 挠度验算：根据《公路涵设计通用规范（IT-GD60-2004）》，控制的活载挠度为：fk≤fa+fxp≤L/600 

 

工程实例

  某桥梁主梁跨径为19.2m，原设计荷载为汽-15，目前梁体部分混凝土开始脱落，出现了纵向贯通裂缝，钢筋也开始有锈蚀，为了适应目前交通量以及不影响正常的交通，拟采用体外预应力来加固，加固后的荷载等级标准为汽-20。梁体为C25砼fc=2.85×104/mm。跨中截面主筋面Ag=68.37cm2梁自重及恒载在跨中截面引起的弯矩Mg=1256.69kN·m，提高荷载等级后活载在跨中截面产生的弯矩为Mg=1200kN·m。加固体系拟采用钢铰线，水平钢筋为同钢绞线束，单根钢铰线的截面面积为Apl=139mm，抗拉强度标准值为Aptk=1860MPa，张拉控制应力取бcon=0.55fptk=1023MPa。

（1）计算主梁截面几何性质：跨中截面对下边缘的抵抗矩W6x=6.86×107mm。

（2）计算活载引起的水平预应力筋增量Xp=1.02×10- 310.54×10-11×Ay（N）。

（3）加固体系的预应力损失。体外预应力加固体系在加固时钢筋的总预应力损失为：6s=6s1+6s2+6s3+6s5=59.87MPa。

（4）体外索配筋计算。求解结果为Ay=1165mm2；所需预应力钢铰线的根数为8.4，取9根。采用3束3φj15.2预应力钢筋束，Ay=1251mm2。

（5）计算预应力水平钢筋拉力增量。采用力法计算可得：Xp=12.1kN，当采用简化公式来计算拉力增量时，计算结果为Xp=11.9kN两者相差很小，故用简化公式来计算也可以满足要求。

（6）加固体系正常使用阶段验算。

①钢筋应力验算бy=972.8MPa<f=1209mpa故满足控制应力要求。< span="">

②裂缝验算δfmax=0.01mm

  综上所述，对该梁桥进行的体外预应力加固经过各种验算均能满足要求，经加固后该桥可以达到设计的荷载标准。

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