關于體外預應力連續剛構橋施工及監控技術的研究

王曉山

摘 要： 預應力混凝土連續剛構橋在經濟性、實用性等方面有著十分突出的優勢，在近年來被廣泛使用，但腹板開裂和跨中下撓過大的問題的顯現，直接影響了連續剛構橋的使用安全。在這樣的背景下，體外預應力被研究應用于大跨度連續剛構橋中，以解決連續剛構橋使用過程中存在的問題。本文通過對體外預應力結構的優缺點分析入手，探索預應力混凝土連續剛構橋梁施工及監控技術要點，為橋梁施工及監控技術的研究提供參考。

關鍵詞： 體外預應力;連續剛構橋;施工與監控;技術研究

隨著高速交通的發展，橋梁的舒適平穩性、安全性等要求不斷提高，解決現役連續剛構橋梁出現的各種問題，對更好的服務于現代交通有著十分重要的意義。體外預應力連續剛構橋梁是通過將預應力筋設置在梁體混凝土截面外部，利用端部錨具和轉向塊完成預應力筋束和混凝土之間荷載傳遞的一種橋梁結構，體外預應力連續剛構技術在橋梁加固和新建橋梁上均有所應用，進一步確保了橋梁的安全。

一、體外預應力結構的優點

體外預應力結構起源于外國，已有將近百年的發展歷史，而我國直至上世紀80年代才開始應用，技術發展時間短，應用范圍還相對較小。通過對國內外體外預應力連續剛構橋梁的分析，可以歸納出如下優點：

（一）結構安全、使用壽命長。預應力筋防腐技術已十分成熟，進一步保障了預應力筋的強度，提升了結構整體安全，加之，體外配筋的預應力橋梁，為混凝土的灌注提供了更好的基礎條件，增強了混凝土灌注質量，延長使用壽命。

（二）施工及維護較為方便。體外預應力筋的構造特點，更加方便施工與后期的維護檢查，例如在維護過程中需要更換鋼束時，非體外預應力配置的鋼束更換基本很難實現，但體外預應力配置的鋼束卻可以輕松實現。同時，這種體外預應力技術還被作為一種重要的加固方式使用，它能夠有效提高構建的抗彎能力。

（三）綜合經濟效益突出。體外預應力連續剛構橋梁具有較為突出的經濟優勢，主要體現在材料成本和人工成本縮減兩個方面，由于預應力鋼索及其管道的外布置方式，減少了構建腹板的混凝土澆筑面積，同時，在施工程序上進行了壓縮，縮短施工時間，節約了人工成，綜合以上兩個方面，體外預應力連續剛構橋梁從成本角度來看經濟性更好。

（四）技術設計自由度增大。體外鋼索布置的結構模式，給設計更多的空間，便于設計調整。

二、體外預應力結構的缺點

體外預應力結構在橋梁建設和加固應用中有著不可替代的作用，然而這種結構也不是完美無缺的，它自身也存在一些問題，主要體現在體外預應力筋缺少混凝土保護，容易遭受火災;轉向和錨固裝置受力范圍增大，負擔較重;承載極限狀態下體外預應力結構的抗彎能力小于有粘結和無粘結預應力結構而帶來的預應力估算問題。這些問題和缺陷隨著技術水平的提升，有一部分問題已經得到了控制，但仍然沒有完全解決。

三、體外預應力連續剛構橋施工及監控技術要點

（一）在橋梁加固中的施工及監控技術要點。

橋梁加固是體外預應力結構的應用內容之一，通過采用在梁體下緣設置預應力拉桿或預應力束的辦法，實現對受拉區的加固，提高其載重能力。施工及監控技術要點如下：

1.建立加固模型，確定施工步驟及環節。進行橋梁加固施工階段的恒載、活載、預應力、混凝土收縮余變等荷載作用下的分析計算，詳細核定技術指標與主要材料，分解橋梁加固的施工階段。

2.按標準開展橋梁施工監控。一是橋墩監控，重點對橋墩的應力以及變位進行監測，分別在根部、截面、中部選擇變測點，對橋墩在大橋施工中的狀態進行全面監測，以及時調整基數參數。二是橋跨監測，分別進行應力監測（要重點做好箱梁監測面選擇）、主梁撓度觀測、預應力監測、齒板轉向快監測。

（二）在新建橋梁中的施工及監控技術要點。

體外預應力結構連續剛構橋的施工及監控技術可以從施工設計、施工手段、監控內容、監控方法等方面進行歸納分析：

1.施工技術要點分析。一是大橋主梁體外預應力施工，要設計選擇符合施工工程的轉向塊和轉向器，重點做好轉向器部分的定位和連接，提高安裝精度，確保定位準確，強化轉向器之間預穿鋼絲的施工，做好轉向器測量定位。二是做好混凝土澆筑中轉向塊澆筑環節的施工操作，確保施工質量。三是選擇恰當的體外預應力束施工方式，主要類型分別是逐跨預制節段施工的長橋、采用懸臂施工或頂推施工的預應力混凝土連續梁橋、混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用鋼結構的配束、坦拉式體外預應力結構。四是體外索混凝土進出口部位的處理和施工，要嚴格按照施工工藝流程規定的步驟開展。

2.監控技術要點。施工控制是多個環節有機結合的閉環程序，由預告、施工、監測、識別、修正幾個部分組成，循環往復。施工監控應重點做好以下幾個要素的監測與控制：

（1）監測

一是大跨徑預應力連續剛構橋的主梁觀測，觀測內容不僅包括各階段箱梁底面、頂面的燒度，還包括混凝土的彈性模量、徐變收縮系數、容重測試等。

二是做好結構變形監測，包括主梁標高測試和墩頂水平位移測試，監測的時間應安排在日出半小時之內（溫度均衡狀態下）。

三是要做好主橋應力監測、豎向預應力監測、腹板剪應力監測、體外預應力索力監測以及主梁撓度的長期監測。

（2）控制

施工控制分為變形控制和內力控制兩部分，其中變形控制主要指箱梁的豎向燒度及其橫向偏移控制，內力控制主要是指對主梁關鍵截面應力的控制。通過做好施工控制計算，實現對主要技術指標的控制，確保橋梁建設進度和質量。

結束語

體外預應力連續剛構橋更為安全、穩定，體外預應力技術在橋梁加固和橋梁新建的應用上都取得了較好的成效，越來越受到重視，通過對體外預應力連續剛構橋施工及監控技術的初淺研究，希望能夠對體外預應力連續剛構橋的應用及發展起到一定的幫助。

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