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外 预 应 力 体 系 External
pre-stressing system |
体外预应力体系是后张预应力结构体系的重要分支之一,与体内预应力结构相对应,是指将对布置于结构主体之外的预应力筋施加预应力所形成的预应力结构体系。
体外预应力结构体系的主要优点是:
1.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,减少摩阻损失;
2.减小混凝土构件截面尺寸,减轻结构自重;
3.可更换预应力筋,便于在使用期间进行维护;
4.施工工艺简便,由于混凝土截面与预应力筋分离,提高了混凝土的质量和耐久性;
5.与混凝土无粘结,由荷载产生的应力变化分散在预应力筋全长上,因此应力变化幅值小,对结构受力有利。
体外预应力技术的概念和方法来源于法国。在预应力使用早期,即20世纪50年代,体外预应力技术就被用于桥梁建设。但由于当时技术条件的限制,特别是体外预应力索的防护和结构构造方面的问题在当时未得到很好地解决,未能体现出工程应用上的优越性,导致体外预应力技术在其后的20年内几乎被人们放弃,基本处于停滞状态。
20世纪60年代末,无粘结预应力和斜拉桥施工两项技术的产生和应用,解决了防护和耐久性及构造设计的有关问题,给体外预应力技术的复兴提供了大量可借鉴的技术,为体外预应力技术的再次兴起提供了技术基础。
20世纪70年代,欧洲各国在体内预应力长期实践的过程中,发现预应力管道内(特别是曲线段内)由于压浆无法彻底密实致使管道内存在孔洞,密集的预应力管道也导致混凝土灌注困难,使混凝土易产生蜂窝现象。这些问题使原本人们认为的体内预应力筋因管道压浆而不会受到腐蚀的观念受到强烈挑战。而且深埋在混凝土体内的钢束在现有技术条件下根本无法检测和调换。同时,由于旧有桥梁结构的破损和荷载等级的提高,要求对桥梁结构进行补强加固。大量桥梁加固工程为体外预应力的发展提供了契机,体外预应力成为一种最主要最积极的桥梁加固方法。在这些采用体外预应力加固桥梁的工程中,人们积累了丰富的工程经验,为在建设新桥梁时重新考虑使用体外预应力技术提供了依据。
1979年,美国佛罗里达州的LongKey桥设计时采用了结合体外预应力技术的预制混凝土节段拼装结构。其后,预制拼装工法成为桥梁建设的主流,使桥梁设计、施工和管理成为相互关联的因素,桥梁的经济性不再仅仅由桥梁结构本身所耗费材料的指标所决定,还取决于施工速度、施工费用、对施工质量的把握以及将来对桥梁的管理和维护等方面,在这些方面体外预应力具有体内预应力难以比拟的优势。
20世纪50年代以来,我国预应力技术飞速发展。改革开放使我国桥梁建设迎来了黄金时期。经过桥梁建设者们几十年的不懈努力,我国预应力混凝土桥梁的发展业已成熟。但是,在体外预应力技术的应用方面,我国明显落后。随着我国桥梁建设工程的不断增加和新材料新技术的不断发展,体外预应力技术已经被我国的桥梁建设者所重视。
填充型环氧涂层钢绞线具有优异的防腐性能,其用于体外预应力工程中 ,可降低桥梁的养护和维修费用。江阴法尔胜住电新材料有限公司独立开发的填充型环氧涂层钢绞线体外预应力体系,目前已在国内众多桥梁加固工程中得到应用,产生了良好的经济和社会效益。
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