浅析预应力混凝土连续桥梁

浅析预应力混凝土连续桥梁

作者：秦琦

来源：《大东方》2017年第06期

摘要：改革开放以来，我国基础设施建设在全国如火如荼的开展着，其规模前所未有。我国地域辽阔，河流众多，桥梁建设显得异常重要。桥梁有很多种，预应力混凝土连续桥梁算是最有发展前景的一种。现在预应力混凝土连续桥梁在公路、城市、铁路桥梁工程中得到广泛应用。

关键词：改革开放 预应力混凝土连续桥梁 性能 一、预应力混凝土连续梁桥

过去桥梁很多用的都是普通钢筋混凝土材料。但是普通钢筋混凝土结构存在很多缺点：比如它很容易出现裂缝，所以它不能承受高强度负荷。若要解决裂缝影响，就需要采用高强度材料，但这样会使桥梁自重过大，这样会影响桥梁的跨越能力，也会造成材料的浪费。 预应力混凝土结构就是伴随着这些问题应运而生的。它是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样处理目的就是抵消外载荷作用下混凝土产生的拉应力。

预应力混凝土连续桥梁具有变形小、结构受力性能好、伸缩缝少、造型简洁美观、抗震能力强、行车平顺舒适、养护工程量小等特点。使之在桥梁建设中得到广泛采用。 二、预应力结构发展过程

预应力混凝土桥梁最早出现在二战前后西欧的一些国家，当时这些国家在二战后急缺钢材。预应力结构就是用来代替部分钢结构，缓解钢的紧缺，尽快修复战争所带来的创伤。那时预应力混凝土桥梁跨径还是几十米。50年代，跨径开始突破100米。到了80年代，跨径达到了440米。经过实践，并不是所有的跨径预应力混凝土桥梁都是首选。跨径小于400米时，预应力混凝土结构常常是优选方案。

我国预应力混凝土结构起步相对较晚。但是改革开放以来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。

虽然预应力混凝土结构只有80多年的发展。但在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。 三、连续梁的优缺点

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和悬臂梁比较，连续梁具有以下特点：在恒载作用下，连续梁在支点处具有有卸载作用的负弯矩，大大减小了跨中正弯矩，使得其弯矩与同跨悬臂梁相近；但是，即使有活载作用，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，使得其弯矩分布比悬臂梁更佳。虽然连续梁优点众多，但是由于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时，最初它并不是预应力结构体系中的首选。再后来，悬臂施工方法的应用使得连续梁在预应力混凝土结构中有了极快发展。60年代初期逐跨架设法与顶推法就用在了中等跨预应力混凝土连续梁中；而在较大跨连续梁中，用的则是更完善的悬臂施工方法，这连续梁方案重新发展，并且成了在40—200米范围内的首选。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为首选方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。

然而，大跨度连续梁所需的巨型支座无论是在设计构建方面，还是在养修方面都是困难；与此对应的是T型刚构的无支座，因此两种结构结合起来更佳，可以形成一种连续—刚构体系。这种综合了上述两种各自优点是连续梁体系的一个重大发展，也是未来连续梁发展的主干方向。

另外，连续梁发展使得预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了众多结构，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都很多改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用资源，改善交通的分道行驶，甚至已建成越来越多的双层桥面形式。 四、我国预应力混凝土连续梁有待解决的难题

在我国，预应力混凝土连续梁虽然取得了很大进步，但是，想要赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：

（一）发展大吨位的锚固张拉体系，避免因配束过多而不得不增大箱梁构造尺寸。否则混凝土保护层难以支撑，而密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量不能保证。 （二） 在一切适宜的桥址，设计和修建墩梁固结的连续—刚构体系，尽可能不采用养修转换难度大的大吨位支座。

（三） 节约用时，采用先简支后连续的办法，以加快施工进度。

另外，设计预应力连续梁桥时，技术经济问题也是必须认真考虑，它决定设计方案是否合理和经济性。目前，国际上采用每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来决定预应力混凝土桥梁的技术经济指针。同时，对于其技术经济指针的研究与分析是一项艰难的任务，三材指标和造价指标是多因素所决定的，比如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。并且，设计方案完成后，仅仅造价指针并不能反应投资额的大小，还应该把使用期限内的养护、维修等运营费用包括在内。

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由连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的分析可得：连续—刚构体系具有更高的的技术经济指针。而且，由此来看，连续—刚构也是未来连续体系的发展指向。 由于改革开放以来，我国基础设施建设飞速发展，规模空前。在我国预应力混凝土连续桥梁虽然只有20多年历史，但也得到广泛采用。我国在设计你、施工、预应力材料和设备上都已经超过国际平均水平。但还是与国际先进水平有些差距。我们需要不断总结经验、吸取教训、努力学习国外的先进技术，在设计理论、设计规范、预应力材料和施工技术上不断完善、不断发展、勇于创新。相信通过大家共同努力，在21世纪一定能将我国预应力混凝土梁桥的设计、施工水平推向更新的高度。

（作者单位：郑州大学水利与环境学院）