论文部分内容阅读
摘要：作为现代公路的主要结构形式，预应力混凝土连续梁桥结构在我国高等级公路工程中得到了广泛的应用，而预应力设计与施工是混凝土连续梁桥设计与施工中的重要组成部分。本文首先探讨了预应力混凝土的概念，分析了其设计步骤与措施，最后探讨了公路预应力混凝土连续梁桥施工措施：合理选择预应力筋、注重预应力筋的铺设和强调预应力筋的张拉。
关键词：公路；预应力混凝土连续梁桥；设计；施工
改革开放以来，我国公路建设得到了快速发展，各种体系的预应力桥梁也在全国大力推广[1]。尤其是预应力混凝土连续梁桥以其结构受力特性好、结构刚度好、行车平顺舒适、变形小、伸缩缝少、造型简洁美观等优点，成为桥梁建设中的主流[2]。从国内外已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥的修建总数来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，应用推广潜力巨大[3]。本文为此具体探讨了公路预应力混凝土连续梁桥的设计与施工措施。
1 公路预应力混凝土连续梁桥的设计措施
1.1 预应力混凝土的概念
预应力混凝土就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土结构。而预应力混凝土连续梁桥预应力设计是主桥上部结构设计的重要组成部分。如果预应力设计恰当，不仅能使结构的跨越能力大幅提高，使工程质量提高，而且可大幅度减轻结构自重，使结构变得美观轻巧，从而节约大量钢材和混凝土[4]。反之，如果预应力设计不恰当，不仅浪费材料，而且会造成混凝土箱梁开裂，甚至破坏的严重后果，因此预应力设计问题对于工程实际意义重大。
1.2 公路预应力混凝土连续梁桥的设计步骤
预应力混凝土连续梁桥设计的一般步骤为：参照已有的设计拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算出恒载及活载内力；然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力极限状态组合。这是设计过程中的第一次组合，两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢柬的计算内力。估算出各截面的钢束后，按照一定要求将钢束布置好，重新模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力[5]。由于钢束对截面几何特性的影响，温度、沉降等内力也需重新计算，但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下的内力计算出来后，需进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算、应力验算和变形验算，这是设计过程中的第二次组合。如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。
1.3 公路预应力混凝土连续梁桥的设计措施
当前我国公路预应力混凝土连续梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空问曲线，集中锚固在腹板顶部承托上，底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。能使预应力具有最大力臂，较大限度地发挥其力学效应，同时由于布束接近腹板，预应力以较短的传力路线分布在全截面上。同时顶板束锚固在承托中，不需设置复杂的齿板构造，使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计[6]。
2 公路预应力混凝土连续梁桥的施工措施
2.1 合理选择预应力筋
为确保工程质量，张拉设备在使用之前，必须进行校验。校验时，应将张拉设备配套编号，并对油泵、压力表和千斤顶在试验机上进行张拉力与压力表读数的检验，千斤顶和油泵的工作状态要与张拉时一致。运到现场的张拉设备，必须有检验合格证，方可使用。同时钢丝除具有出厂合格证外，使用前必须按GB5223-85《预应力硅用钢丝》标准迸行逐圈復检，复检合格，才能使用。对于用在固定端的每根钢丝的墩头，按《规范》的要求，在使用前应取6个试件做嫩头强度试验，其强度应不低于钢丝标准强度的98%，且墩头不得有裂纹。
2.2 注重预应力筋的铺设
铺设前需要预制铁马凳，控制预应力筋的曲率固定点间距不大于2米，马凳的高度根据设计要求确定，跨中处可直接绑扎在底板筋上。预应力筋的绑扎间距为1米左右，无粘结筋的曲率和各点起拱高度不同，双向配筋形成纵横交错，要使每个交叉部位的预应力筋的标高和保护层满足设计要求，应注意筋的铺设顺序。施工前将各向无粘结的交叉点的标高进行比较，决定铺设顺序，在非预应力筋底筋绑扎完毕后，将无粘结筋放在模板上。
2.3 强调预应力筋的张拉
大跨径构件或曲线预应力筋布置构件宜两端张拉。张拉时宜在构件上对称地进行，以免出现偏心受压过大而损伤构件。若同截面预应力筋过多，则宜分批张拉，并考虑分批张拉时预应力的损失。建议采用用 “逐层浇筑，逐层张拉法”程序，拆模及支撑根据设计要求。张拉后， 采用砂轮切割机切断多余的预应力筋，严禁用电弧切割，预应力筋露出锚具夹片长度不小于30mm，再用细实混凝土封闭。
总之，预应力设计与施工是混凝土连续梁桥设计与施工中的重要组成部分。大力开展公路预应力混凝土连续梁桥的设计与施工研究，能促进我国高效预应力混凝土在我国建筑工程中的应用。
关键词：公路；预应力混凝土连续梁桥；设计；施工
改革开放以来，我国公路建设得到了快速发展，各种体系的预应力桥梁也在全国大力推广[1]。尤其是预应力混凝土连续梁桥以其结构受力特性好、结构刚度好、行车平顺舒适、变形小、伸缩缝少、造型简洁美观等优点，成为桥梁建设中的主流[2]。从国内外已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥的修建总数来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，应用推广潜力巨大[3]。本文为此具体探讨了公路预应力混凝土连续梁桥的设计与施工措施。
1 公路预应力混凝土连续梁桥的设计措施
1.1 预应力混凝土的概念
预应力混凝土就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土结构。而预应力混凝土连续梁桥预应力设计是主桥上部结构设计的重要组成部分。如果预应力设计恰当，不仅能使结构的跨越能力大幅提高，使工程质量提高，而且可大幅度减轻结构自重，使结构变得美观轻巧，从而节约大量钢材和混凝土[4]。反之，如果预应力设计不恰当，不仅浪费材料，而且会造成混凝土箱梁开裂，甚至破坏的严重后果，因此预应力设计问题对于工程实际意义重大。
1.2 公路预应力混凝土连续梁桥的设计步骤
预应力混凝土连续梁桥设计的一般步骤为：参照已有的设计拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算出恒载及活载内力；然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力极限状态组合。这是设计过程中的第一次组合，两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢柬的计算内力。估算出各截面的钢束后，按照一定要求将钢束布置好，重新模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力[5]。由于钢束对截面几何特性的影响，温度、沉降等内力也需重新计算，但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下的内力计算出来后，需进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算、应力验算和变形验算，这是设计过程中的第二次组合。如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。
1.3 公路预应力混凝土连续梁桥的设计措施
当前我国公路预应力混凝土连续梁预应力体系的设计通常采用OVM和XYM体系。该体系的顶板纵向钢束均采用平竖弯曲相结合的空问曲线，集中锚固在腹板顶部承托上，底板钢束则尽可能靠近齿板处锚固。能使预应力具有最大力臂，较大限度地发挥其力学效应，同时由于布束接近腹板，预应力以较短的传力路线分布在全截面上。同时顶板束锚固在承托中，不需设置复杂的齿板构造，使箱梁尺寸完全由受力需要来控制设计[6]。
2 公路预应力混凝土连续梁桥的施工措施
2.1 合理选择预应力筋
为确保工程质量，张拉设备在使用之前，必须进行校验。校验时，应将张拉设备配套编号，并对油泵、压力表和千斤顶在试验机上进行张拉力与压力表读数的检验，千斤顶和油泵的工作状态要与张拉时一致。运到现场的张拉设备，必须有检验合格证，方可使用。同时钢丝除具有出厂合格证外，使用前必须按GB5223-85《预应力硅用钢丝》标准迸行逐圈復检，复检合格，才能使用。对于用在固定端的每根钢丝的墩头，按《规范》的要求，在使用前应取6个试件做嫩头强度试验，其强度应不低于钢丝标准强度的98%，且墩头不得有裂纹。
2.2 注重预应力筋的铺设
铺设前需要预制铁马凳，控制预应力筋的曲率固定点间距不大于2米，马凳的高度根据设计要求确定，跨中处可直接绑扎在底板筋上。预应力筋的绑扎间距为1米左右，无粘结筋的曲率和各点起拱高度不同，双向配筋形成纵横交错，要使每个交叉部位的预应力筋的标高和保护层满足设计要求，应注意筋的铺设顺序。施工前将各向无粘结的交叉点的标高进行比较，决定铺设顺序，在非预应力筋底筋绑扎完毕后，将无粘结筋放在模板上。
2.3 强调预应力筋的张拉
大跨径构件或曲线预应力筋布置构件宜两端张拉。张拉时宜在构件上对称地进行，以免出现偏心受压过大而损伤构件。若同截面预应力筋过多，则宜分批张拉，并考虑分批张拉时预应力的损失。建议采用用 “逐层浇筑，逐层张拉法”程序，拆模及支撑根据设计要求。张拉后， 采用砂轮切割机切断多余的预应力筋，严禁用电弧切割，预应力筋露出锚具夹片长度不小于30mm，再用细实混凝土封闭。
总之，预应力设计与施工是混凝土连续梁桥设计与施工中的重要组成部分。大力开展公路预应力混凝土连续梁桥的设计与施工研究，能促进我国高效预应力混凝土在我国建筑工程中的应用。