【摘 要】本文簡述了體外預應力技術的產生及發(fā)展歷史，介紹了其自身的優(yōu)勢，并詳細論述了體外預應力結構的研究現(xiàn)狀及應用案例，展望我國體外預應力技術的發(fā)展及應用前景。
【關鍵詞】體外預應力結構；起源與發(fā)展；優(yōu)勢；潛力
體外預應力技術，是相對于傳統(tǒng)的預應力筋布置在截面內而言的，它是指預應力筋布置在結構構件截面之外的預應力技術，屬于無粘結預應力的一種，能提高結構承載能力，提高剛度，降低撓度。該技術被認為是現(xiàn)存結構加固和重建最有利的技術之一。目前，它已廣泛應用于建筑工程結構、橋梁結構的新建、加固和維護之中。
1. 體外預應力結構的起源與發(fā)展狀況
1.1 起源與發(fā)展。近些年來，體外預應力技術在歐洲一些國家及美國、日本等國得以蓬勃發(fā)展，特別是在橋梁方面，許多體外預應力橋梁相繼出現(xiàn)。與體內預應力結構相比，體外預應力結構的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，因而也引起人們越來越多的關注。然而，體外預應力技術并不是新近出現(xiàn)的，它伴隨著預應力技術的產生而出現(xiàn)，其應用要早于體內預應力技術。體外預應力技術首次登上歷史舞臺是在1934年，用于加固勒阿弗爾港的人行碼頭。然而，體外預應力的推廣之路并不順利。由于存在體外束的防腐問題，工程事故頻發(fā)，在20世紀40年代至60年代期間，體外預應力結構遭到業(yè)內排斥，當時業(yè)內人士均認為應盡可能少地使用體外預應力。至此，體外預應力的發(fā)展幾乎停滯了。直到20世紀70年代，一些體內預應力橋梁因為初始預應力不足、超靜定徐變影響和溫度影響被忽視以及對摩阻預應力損失和預應力筋的松馳估計不足等原因出現(xiàn)嚴重裂縫， 不得不進行加固， 而加固的方法只能是采用體外預應力索，即在現(xiàn)有橋梁上布設體外索。人們因此對體外預應力技術有了新的認識。與此同時，預應力索的防腐問題也得到有效解決，影響預應力技術發(fā)展的最大障礙得以掃除。
1.2 體外預應力結構的經典案例。嘉興南湖革命紀念館新館因主樓的1層使用功能改變需進行加固，在次案例中，考慮到地下空間的使用要求、施工影響范圍、造價等一系列因素，體外預應力加固法成了此次加固的首選方案。體外預應力是一種主動的加固方法，能夠有效改善結構受力性能，從而提高結構剛度和極限承載力。本工程部分梁體外預應力筋采用s15.2高強度低松弛有粘結鋼絞線，體外預應力筋布置成折線型，均勻對稱地布置在梁的兩側，預應力鋼絞線為一端固定，另一端張拉，張拉控制應力：
σcon = 0.7fptk
體外預應力加固施工工藝流程： 施工準備→鋼配件的制作與安裝→鋼絞線的制作與安裝→鋼絞線張拉與錨固→切割多余的外露鋼絞線→鋼絞線及鋼配件防銹處理。其中，當框架結構的主次梁均施加預應力時，應先張拉次梁，后張拉主梁，梁中預應力筋的張拉應左右對稱進行。鋼絞線張拉過程則是先根據(jù)鋼絞線束中的鋼絞線根數(shù)選擇并裝上錨板，并在每根鋼絞線周圍裝上夾片，接著安裝上經標定的千斤頂，張拉到0.1σcon值并保持這個壓力值，直至記下伸長量，然后千斤頂回油并重新就位，繼續(xù)張拉并把千斤頂?shù)膲毫υ黾拥?.7fptk，記下伸長量，之后鎖好夾片，千斤頂回油并拿出，開始下一根鋼絞線的張拉。該加固工程于2010年8月交付使用后，經檢查，未發(fā)現(xiàn)體外預應力加固的鋼筋混凝土大梁出現(xiàn)裂縫和其它異常情況，使用狀況良好。
2. 與體內預應力結構相比體外預應力結構的優(yōu)勢
2.1 從構造角度來看，體外預應力筋安裝在混凝土結構體外，無須留孔與灌漿，預應力筋可根據(jù)實際工程情況選用多種線形布置，預應力筋僅在錨固與轉向處與混凝土結構有協(xié)調變形關系。
2.2 從施工角度來看，體外預應力構件在預制廠里預制，精度容易控制，鋼束布置在外，不需要預留預應力管道，因此構件尺寸可以適當減小，減輕了自重，這樣一來，不僅簡化了施工工藝，而且因為預應力筋跟混凝土分離，提高了混凝土的施工整體質量和耐久性。
2.3 從受力性能的角度來看，體外預應力結構因鋼束變形發(fā)生在錨固點或轉向處，承載力是均勻分布的，而且預應力損失較小，不會因為預留孔的存在而降低承壓能力。體外預應力結構，在正常使用極限狀態(tài)下， 結構受力的最不利位置仍有一定數(shù)量的壓應力儲備。結構基本處于彈性狀態(tài)， 變形很小， 隨著荷載的增加到承載能力極限狀態(tài)時， 其力學性能將不同于體內預應力， 其鋼束應力不會達到屈服而導致預應力結構能力的削弱。
2.4 從后期維護的角度來看，體外預應力結構的鋼束易于檢測與維護，可修、可查、可換。
3. 新時期體外預應力結構使用的潛力
體外預應力技術發(fā)展到今天， 已經不僅僅作為一種加固措施， 而是作為新建結構時一種可供選擇且具有較強競爭力的方案。
3.1 新時期科技快速發(fā)展給體外預應力結構發(fā)展帶來的機遇。
3.1.1 材料發(fā)展。隨著預應力砼（PC) 技術的不斷發(fā)展， 高質量鋼筋、預應力鋼材和高強、高性能砼的發(fā)展， 逐漸運用到大跨PC 橋梁建設中。目前，我國預應力混凝土結構中常用的混凝土強度從C40到C60，有的甚至在C80以上。高強度、高性 能混凝土具有耐久性好、超和易性、低水化熱、早高強等特點，其顯著的優(yōu)越性已逐漸引起各國的重視。
3.1.2 張拉技術以及設備發(fā)展。 在預應力結構中，張拉質量是施工中最重要的一環(huán)。預應力張拉施工比較多的是采用油泵驅動千斤頂進行張拉、壓力表讀數(shù)控制張拉力、人工測量控制張拉伸長值的施工工藝。然而，數(shù)控張拉技術的出現(xiàn)，為體外預應力的發(fā)展開拓了更廣闊的天地。數(shù)控張拉技術可實現(xiàn)高精度的預應力張拉錨固， 預應力張拉力和預應力筋伸長值的自動雙重控制. 同時， 可以準確測定預應力瞬時損失值， 對張拉完成后的錨下有效預應力進行檢測與監(jiān)控。
3.2 經濟性能好，適用范圍廣。體外預應力結構通過減小截面尺寸來減輕恒載，因而可節(jié)省材料用量，經濟性較好；能夠方便地進行檢測和維護體外預應力鋼束，明確地掌握其使用情況， 節(jié)約了后期費用；采用逐跨施工的體外預應力結構， 增大了對空心板梁的跨徑， 從而減少了其下部結構的工程量， 對連續(xù)粱則無需腳手架， 省卻了大量施工費用。
3.3 安全隱蔽少，安全性能好。與體內預應力結構相比，體外預應力結構的工程質量更有保證。（1）張拉過程中， 施工人員能夠精確控制和調整鋼絞線的應力；（2）投入使用后， 檢查人員能夠隨時對預應力束進行應力檢測， 保證在必要時及時進行更換。安全隱患少，安全性能更高。
4. 結語
體外預應力技術有著悠久的使用歷史。經過時代變遷技術革新，工程材料以及施工技術的發(fā)展給體外預應力技術提供了強大的支持。我國正面臨著道路、橋梁建設的新高潮，國內外加固工程的廣泛使用都對體外預應力技術發(fā)展需求有著迫切的期待。它必將更加廣泛地進入人們的視野，前景無可估量！
參考文獻
�。�1］ 熊學玉.體外預應力結構設計［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2005.
［2］ 徐棟.體外預應力橋梁的發(fā)展、結構特性及應用前景［J］.華東公路，1997(1)：13～14.
�。�3］ 劉海燕. 法國高速鐵路阿維尼翁高架橋［J］. 國外橋梁， 2000( 2) : 14～15.
�。�4］ 張耀庭， 邱繼生， 黃恒衛(wèi). 體外預應力混凝土梁的研究現(xiàn)狀［J］.華中科技大學學報， 2002( 4) : 21～22.
