預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的現(xiàn)狀與發(fā)展

摘要：近年來我國在土木工程投資方面，建設(shè)規(guī)模方面均居世界前列。在混凝土工程技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方面取得了巨大進(jìn)步。無論在橋型，跨度以及施工方法與技術(shù)方面都有突破性發(fā)展，不少預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的修建技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。本文從組成混凝土的材料，張拉技術(shù)和施工方法及結(jié)構(gòu)抗震性能上的發(fā)展?fàn)顩r來進(jìn)行闡述，提出了提高預(yù)應(yīng)力混凝土工藝水平的建議。探討了預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展現(xiàn)狀及前景。

關(guān)鍵詞：橋梁 預(yù)應(yīng)力 混凝土 鋼材 施工工藝 抗震性能

0 引言

改革開放以來，我國公路事業(yè)，特別是高等級公路建設(shè)取得了舉世矚目的成果，尤其是近年以來加快公路建設(shè)為重點(diǎn)的交通基礎(chǔ)建設(shè)，使公路建設(shè)事業(yè)翻開了新的篇章。公路橋梁建設(shè)技術(shù)水平邁進(jìn)了世界先進(jìn)行列，高速公路里程迅猛增長，路網(wǎng)水平不斷提高，公路運(yùn)輸對推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的服務(wù)功能、拉動能力不斷增強(qiáng)。公路發(fā)展已成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的組成部分。普通結(jié)構(gòu)的大中型預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已經(jīng)在全國范圍普及，為了適應(yīng)高速公路平面線性的高標(biāo)準(zhǔn)要求，斜橋、彎橋、坡橋或同時(shí)皆有斜彎坡的橋梁比例普遍增多。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工技術(shù)得到了廣泛的推廣，更普遍地采用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備，新工藝新技術(shù)新材料，使我國橋梁建設(shè)水平普遍提高一個新的臺階。我國地大物博，人口眾多，礦產(chǎn)資源豐富，隨著我國加入世貿(mào)組織，與國際經(jīng)濟(jì)市場接軌，必將對交通運(yùn)輸事業(yè)提出更高的要求，公路橋梁建設(shè)也必將會有更加廣闊的前景。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的材料

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于其具有能充分利用材料的高強(qiáng)度性能，有效防止混凝土裂縫，減輕結(jié)構(gòu)自重，增大橋梁跨徑，剛度大行車舒適等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁上得到普遍的應(yīng)用。尤其對于大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)以及不允許開裂的結(jié)構(gòu)中被廣泛的應(yīng)用。

1.1 混凝土從我國已建成的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁來看，大多都采用40~50混凝土，進(jìn)而采用減水劑等添加劑制備塑性混凝土，并發(fā)展了泵送混凝土工藝。隨著橋梁跨度的增加，為減少橋梁結(jié)構(gòu)的自重，混凝土逐漸向高強(qiáng)，輕質(zhì)方向發(fā)展。日本早在70年代采用80混凝土修建了幾座跨徑為45的簡支預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋，德國在主跨136的富林格爾橋上采用了輕質(zhì)混凝土。我國目前在高強(qiáng)，輕質(zhì)混凝土方面已經(jīng)有所成就。作為混凝土的改性材料，微硅粉高強(qiáng)混凝土具有易澆注，整體密實(shí)，長期穩(wěn)定及強(qiáng)度高等特點(diǎn)，可提高建筑的內(nèi)在質(zhì)量，在橋梁建筑市場上具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1.2 鋼材目前使用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強(qiáng)鋼絲，鋼絞線及高強(qiáng)度粗鋼筋三大類。橋梁上使用的預(yù)應(yīng)力鋼材一直在朝著高強(qiáng)度，低松弛，大直徑的方向發(fā)展。80年代中期以前，我國的預(yù)應(yīng)力鋼材的性能比國際上落后較多，近20年差距逐漸縮小。預(yù)應(yīng)力鋼材的生產(chǎn)過程由于工廠的不斷改進(jìn)而成為性能更好，更經(jīng)濟(jì)的材料。為提高效率，近年來，材料強(qiáng)度有所增加，但在某些情況下，強(qiáng)度的增長是以降低材料的延性與韌性為代價(jià)的。強(qiáng)度較高的預(yù)應(yīng)力鋼材，有時(shí)會增加氫的應(yīng)力腐蝕的危險(xiǎn)。這些不利的特性應(yīng)予以重視。新型材料如纖維增強(qiáng)塑料，過去主要用于航天和航空工業(yè)，現(xiàn)已進(jìn)入建筑工業(yè)。采用這些材料主要由于下列優(yōu)點(diǎn)：在各種環(huán)境下具有耐久和抗腐蝕的特性，重量輕，高強(qiáng)度和無磁性等性能。

2 預(yù)應(yīng)力

大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束的采用大大簡化了后張拉工藝。對于采用懸澆施工的橋梁，每一循環(huán)預(yù)應(yīng)力束數(shù)可大大減少，且通過預(yù)應(yīng)力束平彎使錨點(diǎn)位置在斷面上的布置固定，大大節(jié)省了穿束，張拉，壓漿等工序所用的時(shí)間，從而加快施工進(jìn)度。另外采用大噸位預(yù)應(yīng)力束，布束容易，經(jīng)合理選擇后可以做到因不易布束而加大結(jié)構(gòu)尺寸，造成材料浪費(fèi)，可減少繁雜的錨固齒塊，便于簡化模板，加快工期。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是指帶潤滑防銹涂層的后張預(yù)應(yīng)力筋，施工時(shí)這種預(yù)應(yīng)力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋無需預(yù)留孔道，后期穿束，壓漿等工序并可節(jié)省材料，加快施工進(jìn)度。因此具有施工簡便，施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。但其強(qiáng)度和剛度與相應(yīng)的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋相比稍低。從耐久性能看，應(yīng)對其防銹及認(rèn)真處理錨具封端。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋由于壓漿工藝問題也存在耐久性問題，預(yù)應(yīng)力管道壓漿往往存在壓漿不滿或不密實(shí)等問題，由此可能導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕問題不容忽視。

在我國無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在大跨徑橋梁上的應(yīng)用正日益增加。無粘結(jié)筋因其自身的優(yōu)點(diǎn)將會越來越受到重視，但關(guān)于其強(qiáng)度和耐久性問題仍然需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，不斷完善。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝

施工工藝預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展與施工技術(shù)的發(fā)展是密不可分的，施工技術(shù)水平直接影響橋梁的跨徑，線型，截面形式等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在初期大多采用滿布支架法施工，其跨度一般在40以內(nèi)，且施工周期長，施工用料多。60年代預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁引入懸臂施工法以后，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋得以迅速發(fā)展，其跨越能力達(dá)200以上，適用范圍也不斷擴(kuò)大。懸臂拼裝法將大跨橋梁化整為零，施工簡便，拼裝工期短，速度快，特別對于多跨長聯(lián)橋（跨度在100以內(nèi)）是一種效率高而且經(jīng)濟(jì)的施工方法。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的施工方法還有頂推法，移動模架法，逐孔架設(shè)法等。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土抗震性能

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震問題當(dāng)前國際混凝土結(jié)構(gòu)工程界對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題給予了重視。日本在1995年神戶大阪地震之后，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)（包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）在地震中的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行了調(diào)查并作了大量研究工作，其它國家也作了不少研究工作。研究表明預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在地震區(qū)是能夠應(yīng)用的，和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣，需要的是合理的設(shè)計(jì)和施工。采用豎向預(yù)應(yīng)力加固普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可提高結(jié)構(gòu)抗震性能。采用豎向預(yù)應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)，可以提高結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載的能力，并在地震之后又能很快的復(fù)原。在地震作用下，預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)會發(fā)生屈服，產(chǎn)生塑性鉸，提高整個結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力而避免損壞，因而具有良好抗震性能。

5 預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展

為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，緩解交通問題給人們生產(chǎn)生活帶來的不便，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將更加廣闊，因此我們應(yīng)加強(qiáng)提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達(dá)國家相比，我們預(yù)應(yīng)力混凝土工程的研究相對落后。設(shè)計(jì)和施工的分離也是影響我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要進(jìn)行新技術(shù)開發(fā)研究，并做好設(shè)計(jì)和施工之間的聯(lián)系，以提高我國的預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平。

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