体外预应力加固梁的受力性能分析

【摘要】体外预应力多应用于桥梁和建筑结构以及结构加固补强之中。本文对体外预应力加固混凝土梁的研究概况及加固机理进行了阐述，为以后的加固设计提供理论参考。

【关键词】体外预应力；加固机理；等效荷载

现行《混凝土结构加固技术规范》(CECS2590) 中列出了加大截面加固法、外包钢加固法、改变结构传力途径加固法、外部粘钢加固法、预应力加固法等多种结构加固方法。其中体外预应力加固法已愈来愈受到人们的关注，它克服了采用其他方法加固时加固材料中普遍存在的应力效应滞后的缺陷，保证了新旧材料和结构的整体性与协同工作，是一种有效的主动加固方法。工程实践表明：采用体外预应力法加固桥梁和房屋结构，不仅能提高其承载力，还可以减小挠度和裂缝宽度，提高结构的弹性恢复能力，并且具有施工简便、不占用空间等特点 [1]。

1、体外预应力加固梁研究概况

体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一。传统的后张预应力结构中，预应力筋总是埋放布置在混凝土截面之内，而体外预应力混凝土结构是将预应力筋布置于混凝土截面以外施加预应力的一种结构体系。

我国于 1996 年 10 月首次采用体外预应力技术对一孔跨度为 27.7m 的预应力混凝土梁进行了加固 [2]。90 年前后，东南大学以吕志涛为首的课题组，运用试验方法对体外预应力加固梁进行了研究，通过梁的正截面抗弯加固、梁的抗剪加固的试验研究和分析计算，对预应力加固梁进行了较为系统的研究，提出了预应力加固的设计计算方法 [3]。1991 年，杜世生、叶见曙、赖国麟等 [4] 提出了体外预应力加固钢筋混凝土简支梁的抗弯极限强度的计算方法。

1999 年北京建筑工程技术研究中心刘航 [5]等人做了“体外预应力加固混凝土框架梁的试验研究”。其结论是钢筋混凝土框架结构采用按其弯矩图布置的折线体外预应力筋进行加固时，在正常使用极限状态下，可以显著减小梁的跨中挠度和裂缝宽度；在承载力极限状态下，可以显著提高原结构的抗弯极限承载力，效果好于直线体外预应力筋。2000 年奉龙成和赵人达通过对 12片体外预应力加固试验梁的己有试验结果的分析，认为其等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度之比是基本接近一常数，在确定这一常数数值后，给出体外预应力筋的极限应力计算公式以及正截面强度的计算方法，公式对样本试验数据精度较高，但其他学者的试验数据表明其等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度之比浮动较大。

2、体外预应力加固原理及特点

体外预应力加固技术的基本原理是充分利用了混凝土抗压性能，通过体外

预应力钢筋对梁体施加预压力，以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的

内力，从而达到改善结构使用性能并提高其极限承载能力的目的。

和其他加固方法相比，体外预应力加固具有以下的优点 [6]：

(1) 对原结构损伤较小；

(2) 没有湿作业，预应力筋布置简单，施工方便快捷；

(3) 体外预应力加固，无需增大断面，不会影响建筑空间；

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