混凝土桥梁加固方法及加固结构技术领域
本发明涉及体外预应力法加固桥梁领域，具体地，涉及一种混凝土桥梁
加固方法及加固结构。
背景技术
体外预应力法是桥梁加固领域的一种常用方法，该方法通过增设加固材
料与加固构造对原梁结构施加体外力(一般为偏心设置)，施加的体外预应
力效应与外荷载效应的效果相反，可使梁体存储一定的预压应力以部分抵消
结构自重效应或者活载效应，从而显著提高混凝土桥梁尤其是预应力混凝土
桥梁的抗裂性能和承载能力。
在工程领域，目前常用的体外预应力加固材料为由钢绞线制成的预应力
钢束。如图1所示，体外预应力束加固体系需要在每侧梁端附近通过植入钢
筋与现浇混凝土增设1个锚固横梁1’(其内埋设导管、锚圈、垫板、螺旋筋
等)，在桥跨内通过植筋与现浇混凝土增设1～2个转向横梁2’(其内埋设转
向器)，同时需要对原横向加固构造进行局部凿除和改动。将体外预应力钢
束3’(体外预应力钢束一般为多根，图1中示意性的示出了一根)布设于
原结构的侧面，预应力钢束3’穿过两端锚固横梁内的预埋导管以及梁跨内转
向横梁2’的预埋转向器，通过千斤顶进行张拉后利用锚具锚固于锚固横梁。
但现有体外预应力束加固法中，锚固横梁作为一个整体承受所有预应力
束产生的预应力，导致预应力通常集中在同一断面和同一点，锚固力相对集
中，不利于应力扩散，为了避免锚固力相对集中，必然要求锚固横梁和转向
横梁具有较大的尺寸，同时需要在横梁内布设和张拉一定数量的横向预应力
束以降低锚固区主应力。由于加固体系自重较大(增设构造重量约占原结构
重量的8％～10％)，加固体系对原桥梁结构的加固效率相应降低，另外加固
体系的自重也会增加桥墩及基础的负担，不适合一些安装空间受到限制的桥
梁。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种混凝土桥梁加固方法，在提高
混凝土桥梁的抗裂性能和承载能力的同时，能够避免混凝土桥梁局部应力集
中，并且加固体系的体积和自重较小，可保证抗裂性加固效果，且具有很高
的抗弯加固效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种混凝土桥梁加固方法，包括下列步
骤：
步骤A，在混凝土桥梁梁体受拉区的一端通过锚固螺栓沿所述混凝土桥
梁的横向交错地固定有至少两个第一锚固座，在所述受拉区的另一端通过锚
固螺栓沿所述混凝土桥梁的横向交错地固定有数量与第一锚固座数量相同
的第二锚固座；
步骤B，将两端分别固定有张拉端锚具和固定端锚具的预应力束的两端
分别安装在所述第一锚固座和所述第二锚固座上，每个所述第一锚固座和所
述第二锚固座均设置有一根所述预应力束，所述预应力束相互平行；
步骤C，张紧所述预应力束，形成加固结构。
优选地，当所述混凝土桥梁部分梁体承受正弯矩时，所述混凝土桥梁梁
体受拉区为梁体正弯矩区的底面或中性轴以下的侧面；
当所述混凝土桥梁部分梁体承受负弯矩时，所述混凝土桥梁梁体受拉区
为梁体负弯矩区的顶面或中性轴以上的侧面。
优选地，所述第一锚固座或第二锚固座上滑动地穿设有纵向设置的连
杆，所述张拉端锚具通过所述连杆的一端与所述第一锚固座或第二锚固座连
接，所述连杆的另一端固定有第一反力板，当张紧所述预应力束时，将千斤
顶设置在所述第一反力板与所述第一锚固座或第二锚固座之间，通过所述千
斤顶使所述第一反力板远离所述第一锚固座或第二锚固座，所述连杆带动所
述张拉锚具接近所述第一锚固座或第二锚固座，从而张拉所述预应力束，张
拉所述预应力束后，将所述连杆与所述第一锚固座或第二锚固座固定连接。
优选地，所述第一锚固座或第二锚固座上设置的所述连杆的数量为两
根，两根所述连杆沿所述第一锚固座或第二锚固座的横向均布，所述连杆的
两端均固定有第二反力板，所述张拉端锚具通过所述第二反力板与所述连杆
连接。
优选地，所述连杆为螺纹杆，当张拉所述预应力束后，通过转动安装在
所述连杆上的螺母，使所述螺母的端面压在所述第一锚固座或第二锚固座上
而使所述连杆与所述第一锚固座或第二锚固座相对固定。
优选地，在所述步骤C，张紧所述预应力束后，使用模板灌注封锚灌浆
材料封闭所述第一锚固座和所述第二锚固座。
与现有技术的不同之处在于，本发明提供的混凝土桥梁加固方法通过在
混凝土桥梁梁体受拉区的两端分别沿所述混凝土桥梁的横向交错地固定有
至少两个第一锚固座和第二锚固座，每个第一锚固座和第二锚固座上均连接
一根预应力束，能够有效的避免混凝土桥梁局部应力集中，并且由于预应力
束通过锚固在混凝土桥梁梁体上的第一锚固座和第二锚固座固定，相对于现
有技术中通过现浇混凝土的锚固横梁和转向横梁构成的加固体系，自重较
小，能够保证加固效率。因此本发明提供的混凝土桥梁加固方法能够在提高
混凝土桥梁的抗裂性能和承载能力的同时，避免混凝土桥梁局部应力集中，
可保证抗裂性加固效果，且具有很高的抗弯加固效率。
本发明的另一个目的在于提出一种混凝土桥梁加固结构，能够提高混凝
土桥梁的抗裂性能和承载能力，避免混凝土桥梁局部应力集中，并且加固体
系的体积和自重较小，可保证抗裂性加固效果，且具有很高的抗弯加固效率。
针对上述技术问题，本发明提供了一种混凝土桥梁加固结构，包括锚固
在混凝土桥梁梁体受拉区的一端的至少两个第一锚固座和锚固在混凝土桥
梁梁体受拉区的另一端的至少两个第二锚固座，至少两个所述第一锚固座沿
混凝土桥梁的横向交错设置，至少两个所述第二锚固座沿混凝土桥梁的横向
交错设置，每个所述第一锚固座与一个所述第二锚固座之间均连接有一根预
应力束，每根所述预应力束均张拉有预应力且相互平行。
优选地，所述第一锚固座和第二锚固座的数量均为5个，其中三个所述
第一锚固座沿所述混凝土桥梁的横向对齐，另外两个所述第一锚固座沿所述
混凝土桥梁的横向对齐；其中三个所述第二锚固座沿所述混凝土桥梁的横向
对齐，另外两个所述第二锚固座沿所述混凝土桥梁的横向对齐；
横向对齐的三个所述第一锚固座与横向对齐的三个所述第二锚固座之
间连接有所述预应力束，横向对齐的两个所述第一锚固座与横向对齐的两个
所述第二锚固座之间连接有所述预应力束。
优选地，横向对齐的两个所述第一锚固座与横向对齐的两个所述第二锚
固座位于横向对齐的三个所述第一锚固座与横向对齐的三个所述第二锚固
座之间。
优选地，横向对齐的两个所述第一锚固座位于横向对齐的三个所述第一
锚固座与横向对齐的三个所述第二锚固座之间，横向对齐的三个所述第二锚
固座位于横向对齐的两个所述第一锚固座与横向对齐的两个所述第二锚固
座之间。
为了能够更加灵活、自由地调整锚固螺栓的位置，以避开混凝土横梁的
浅层预应力钢束、管道，同时也便于各个锚固座的精准定位与现场安装，优
选地，横向对齐的两个所述第一锚固座、横向对齐的两个所述第二锚固座、
横向对齐的三个所述第一锚固座与横向对齐的三个所述第二锚固座分别为
一体结构。
可选地，所述第一锚固座和第二锚固座均通过植入梁体的锚固螺栓或嵌
入梁体的锚固块体连接和固定在梁体表面，所述锚固块体的形状为棱柱体、
圆柱体或椭圆柱体。
优选地，所述预应力束为纤维材料或者金属材料制成的板、束或棒材，
预应力束与梁体通过粘胶粘结或通过连接件连接。
本发明提供的混凝土桥梁加固结构与现有技术的不同之处在于，本发明
通过在混凝土桥梁梁体受拉区的两端分别沿所述混凝土桥梁的横向交错地
固定有至少两个第一锚固座和第二锚固座，能够有效的避免混凝土桥梁局部
应力集中，并且由于预应力束通过锚固在混凝土桥梁梁体上的第一锚固座和
第二锚固座固定，相对于现有技术中通过现浇混凝土的锚固横梁和转向横梁
构成的加固体系，自重较小，能够保证加固效率。因此本发明提供的混凝土
桥梁加固结构能够在提高混凝土桥梁的抗裂性能和承载能力的同时，避免混
凝土桥梁局部应力集中，可保证抗裂性加固效果，且具有很高的抗弯加固效
率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与
下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在
附图中：
图1是现有技术的桥梁体外预应力束加固结构的结构示意图；
图2是本发明的桥梁加固方法形成的加固结构的一种实施方式的结构示
意图，具有千斤顶；
图3是本发明的桥梁加固方法形成的加固结构的第二种实施方式的结构
示意图，具有千斤顶；
图4是本发明的桥梁加固方法形成的加固结构的第三种实施方式的结构
示意图，具有千斤顶；
图5是图4所示的加固结构的结构示意图(去除千斤顶及第一反力板)；
图6是图5所示的加固结构封锚后的结构示意图；
图7是本发明的桥梁加固方法形成的加固结构的安装位置结构示意图；
图8是本发明的第一锚固座和第二锚固座的安装结构示意图；
附图标记说明
1第一锚固座2第二锚固座
3预应力束4连杆
5第一反力板6千斤顶
7桥梁8第二反力板
9锚固螺栓10锚固块体
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，
此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发
明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通
常是指本发明中所涉及的混凝土桥梁的上下，并与附图7中所示的上下一致。
“内、外”是指相对于各个零部件本身的轮廓的内外，“纵向”是指沿混凝
土桥梁的长度方向，“横向”是指沿混凝土桥梁的宽度方向，即混凝土桥梁
的左右方向。
这些方位词是为了便于理解本发明而采用的，因而不构成对本发明保护
范围的限制。
首先需要说明的是，本发明旨在提供一种混凝土桥梁加固方法，通过在
混凝土桥梁上横向交错地锚固第一锚固座和第二锚固座，并且每个第一锚固
座和第二锚固座上均固定一根预应力束，能够有效的避免混凝土桥梁局部应
力集中。在此技术构思范围内，本发明混凝土桥梁加固方法并不局限于图1-
图7中所示的特定的具体细节结构。例如，第一锚固座的数量可以为4个、
6个或七个。这将在下文的具体实施方式的描述中，附带予以简略说明。
为了实现本发明的上述技术目的，本发明基本实施方式的混凝土桥梁加
固方法可以包括下列步骤：
步骤A，在混凝土桥梁梁体受拉区的一端通过锚固螺栓沿所述混凝土桥
梁7的横向交错地固定有至少两个第一锚固座1，在所述受拉区的另一端通
过锚固螺栓沿所述混凝土桥梁7的横向交错地固定有数量与第一锚固座数量
相同的第二锚固座2；
步骤B，将两端分别固定有张拉端锚具和固定端锚具的预应力束3的两
端分别安装在所述第一锚固座1和所述第二锚固座2上，每个所述第一锚固
座1和所述第二锚固座2均设置有一根所述预应力束3，所述预应力束3相
互平行；
步骤C，张紧所述预应力束3，形成加固结构。
其中第一锚固座1和第二锚固座2均可以采用钢构件。
通过本发明的上述方法形成的混凝土桥梁加固结构，能够有效避免混凝
土桥梁局部应力集中，并且由于预应力束通过锚固在混凝土桥梁梁体上的第
一锚固座和第二锚固座固定，相对于现有技术中通过现浇混凝土的锚固横梁
构成的加固体系，自重相对较小。
在本发明中，参考图7所示，当所述混凝土桥梁部分梁体承受正弯矩时，
所述混凝土桥梁梁体受拉区为梁体正弯矩区的底面或中性轴以下的侧面；当
所述混凝土桥梁部分梁体承受负弯矩时，所述混凝土桥梁梁体受拉区为梁体
负弯矩区的顶面或中性轴以上的侧面。
在张拉预应力束3时，通常通过千斤顶来实施张拉，为了方便千斤顶的
放置，在本实施方式中，在所述第一锚固座1或第二锚固座2上滑动地穿设
有纵向设置的连杆4(当第一锚固座作为张拉端时，在第一锚固座上设置连
杆，当第二锚固座作为张拉端时，在第二锚固座上设置连杆)，所述张拉端
锚具通过所述连杆4的一端与所述第一锚固座1或第二锚固座2连接，所述
连杆4的另一端固定有第一反力板5。当张紧所述预应力束3时，将千斤顶
6设置在所述第一反力板5与所述第一锚固座1或第二锚固座2之间，通过
所述千斤顶6使所述第一反力板5远离所述第一锚固座1或第二锚固座2，
穿过锚固座的所述连杆4带动所述张拉锚具接近所述第一锚固座1或第二锚
固座2，从而张拉所述预应力束3，张拉所述预应力束3后，将所述连杆4
与所述第一锚固座1或第二锚固座2固定连接。
在本发明中，如图8所示，所述第一锚固座1和第二锚固座2均通过植
入梁体的锚固螺栓9或嵌入梁体的锚固块体10连接和固定在梁体表面，所
述锚固块体10的形状可以为棱柱体、圆柱体或椭圆柱体。其中锚固块体10
与锚固座可以为一体结构。锚固块体10装入梁体7上设置的安装孔后，通
过锚固胶固定。
在本发明的一个实施方式中，为了使第一反力板5受力均衡，优选地，
所述第一锚固座1或第二锚固座2上设置的所述连杆4的数量为两根，两根
所述连杆4沿所述第一锚固座1或第二锚固座2的横向均布，即分别位于第
一锚固座1或第二锚固座2的左右两侧，同时，所述连杆4的两端均固定有
第二反力板8，所述张拉端锚具通过所述第二反力板8与所述连杆4连接，
张拉端锚具位于两根连杆4之间。
在本发明中，连杆4与所述第一锚固座1或第二锚固座2固定连接方式
有多种，如将连杆4与第一锚固座1和第二锚固座2焊接在一起。在本实施
方式中，优选通过螺母来实现固定。具体为，使所述连杆4为螺纹杆，在连
杆4上安装螺母，当张拉所述预应力束3后，通过转动安装在所述连杆4上
的螺母，使所述螺母的端面压在所述第一锚固座1或第二锚固座2上，而使
所述连杆4与所述第一锚固座1或第二锚固座2相对固定。其中可以在一根
连杆4上安装螺母，也可以在两根连杆4上均安装螺母，在本实施方式中，
优选两根连杆4上均安装有螺母。
在施加预应力完成后，为了减小锚固座的自重，参考图5，可以将第一
反力板5以及连杆4伸出第一锚固座1和第二锚固座2外侧的部分去除。
为了保证第一锚固座1、第二锚固座2和连杆4等构件的耐久性，参考
图6所示，在所述步骤C，张紧所述预应力束3后，使用模板灌注封锚灌浆
材料封闭所述第一锚固座1和所述第二锚固座2，所述封锚灌浆材料可以为
水泥、砂浆、混凝土等无机材料或聚氨酯等有机材料。
与上述的混凝土桥梁加固方法采用相同的技术构思，在本发明的一个实
施方式中，提供了一种混凝土桥梁加固结构，该加固结构包括锚固在混凝土
桥梁梁体受拉区的一端的至少两个第一锚固座1和锚固在混凝土桥梁梁体受
拉区的另一端的至少两个第二锚固座2，至少两个所述第一锚固座1沿混凝
土桥梁7的横向交错设置，至少两个所述第二锚固座2沿混凝土桥梁7的横
向交错设置，每个所述第一锚固座1与一个所述第二锚固座2之间均连接有
一根预应力束3，每根所述预应力束3均张拉有预应力且相互平行。
其中第一锚固座1和第二锚固座2的数量可以为2个、3个或者更多个。
在本发明的一种实施方式中，所述第一锚固座1和第二锚固座2的数量均为
5个，其中三个所述第一锚固座1沿所述混凝土桥梁7的横向对齐，另外两
个所述第一锚固座1沿所述混凝土桥梁7的横向对齐；其中三个所述第二锚
固座2沿所述混凝土桥梁7的横向对齐，另外两个所述第二锚固座2沿所述
混凝土桥梁7的横向对齐。横向对齐的三个所述第一锚固座1与横向对齐的
三个所述第二锚固座2之间连接有所述预应力束3，横向对齐的两个所述第
一锚固座1与横向对齐的两个所述第二锚固座2之间连接有所述预应力束3。
参考图2所示，横向对齐的两个所述第一锚固座1与横向对齐的两个所
述第二锚固座2位于横向对齐的三个所述第一锚固座1与横向对齐的三个所
述第二锚固座2之间。采用这种形式的加固结构，使加固结构对混凝土桥梁
施加的预应力在桥梁的横向与纵向上均为对称载荷，使原混凝土桥梁整体受
力更加合理。
作为上述加固结构的一种变形，如图3所示，横向对齐的两个所述第一
锚固座1位于横向对齐的三个所述第一锚固座1与横向对齐的三个所述第二
锚固座2之间，横向对齐的三个所述第二锚固座2位于横向对齐的两个所述
第一锚固座1与横向对齐的两个所述第二锚固座2之间。采用这种形式的加
固结构，对混凝土桥梁施加的预应力在桥梁的横向上为对称载荷，在桥梁的
纵向上虽略有不对称，但对总体受力影响较小。由于张拉端(具有连杆的锚
固座)构造体积较大，固定端(未设置连杆的锚固座)构造体积较小，因此
在采用这种布置方式在整体上由于自重对桥梁施加的力更加均衡，并且在横
向排布上更加自由和宽松，或者说采用这种布置方式可以在同样的横向宽度
范围内布置更多的预应力束。
在本发明的另一种实施方式中，如图4所示，横向对齐的两个所述第一
锚固座1、横向对齐的两个所述第二锚固座2、横向对齐的三个所述第一锚
固座1与横向对齐的三个所述第二锚固座2分别为一体结构，即横向对齐的
第一锚固座1或第二锚固座2为整体结构。采用整体结构的锚固座能够更加
灵活、自由地调整锚固螺栓的位置，以避开混凝土横梁的浅层预应力钢束、
管道，另一方面也便于各个锚固座的精准定位与现场安装。
本发明中的所述预应力束3可以为金属材料制成的板、束或棒材，如预
应力钢绞线、钢棒或钢筋。本发明中所使用的预应力束3优选为纤维材料制
成的板、束或棒材，如纤维杆或者纤维板，从而可以进一步减小加固结构的
自重，保证加固效率，并且可以避免在跨中范围附近的活载应力增量全部传
递至锚固座处，减小了锚具发生疲劳破坏的风险。
所述预应力束3与所述混凝土桥梁7的梁体粘接。通过将预应力束3与
混凝土桥梁7的梁体粘接，可以避免在跨中范围附近的活载应力增量全部传
递至锚固座处，减小了锚具发生疲劳破坏的风险。当然，预应力束3也可以
通过连接件与混凝土桥梁7连接在一起。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限
于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明
的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特
征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必
要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其
不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。