預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)探討

李緒永

（山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006）

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是屬于橋梁建設(shè)中的一部分，應(yīng)用十分的普遍，橋式的種類也很多例如斜拉橋、連續(xù)梁等，對(duì)于橋梁種類的選擇則是根據(jù)建筑地的具體情況因地制宜。伴隨著橋梁的發(fā)展，更加追求橋身較為輕便，造價(jià)較低，結(jié)構(gòu)外觀上薄臂輕盈的橋梁。這些外在要求的增加在橋梁的懸臂施工中增加了不安全因素。預(yù)應(yīng)力是一種為了避免橋梁中的裂縫的出現(xiàn)，運(yùn)用高強(qiáng)度鋼筋及混凝土，施加外力后，使各部件受力減小的科學(xué)防護(hù)手段。這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用有效地減輕了橋面的承壓力，改變了預(yù)應(yīng)力橋梁的微觀結(jié)構(gòu)，使受力更加科學(xué)合理。這樣不僅僅可以減少施工材料的使用，使資源合理配置，還可以在一定程度上提高橋梁各部件的使用壽命。文章圍繞著預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了各方面的分析，最后針對(duì)其缺點(diǎn)提出了有效的措施。

1 內(nèi)力的分析

預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計(jì)詣在運(yùn)用力學(xué)原理科學(xué)合理的增加橋梁負(fù)重，通過運(yùn)用橋梁頂板，鋼索進(jìn)行分力，使其達(dá)到能夠在允許的范圍內(nèi)達(dá)到較好的效果。預(yù)應(yīng)力的使用增加了橋梁使用材料的材質(zhì)，減少了中間的縫隙，具有更加良好的抗壓性。

1.1 縱向預(yù)應(yīng)力筋在橋梁中的分布

縱向預(yù)應(yīng)力筋在橋梁中具有重要作用。直線束方案的設(shè)計(jì)和采用能達(dá)到的效果往往是較為理想的，其設(shè)計(jì)理念是為了使預(yù)應(yīng)力可以將力均勻的分布在橋梁的全斷面上，這樣一來就分流各方向的承壓力，從而克服經(jīng)常困擾橋梁設(shè)計(jì)的剪應(yīng)力。還有要控制橋面的腹板內(nèi)布置一些向下的彎束，使其重量在可控制的范圍之內(nèi)。與此同時(shí)，也將邊跨線澆筑的部短的腹板中布置同樣的彎束，保證向橋梁提供預(yù)剪力?？v向預(yù)應(yīng)力筋可以制約橋梁橫截面上水平力的拉力，減緩由懸臂直接承擔(dān)車輛，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

不僅僅要重視整體力的作用方向，還要考慮橋梁中最容易出現(xiàn)裂縫問題，根據(jù)對(duì)許多案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)有這么一個(gè)共同點(diǎn)，橋梁的施工隊(duì)在施工時(shí)為了更加便利，橋梁的預(yù)應(yīng)力鋼束的布置往往不夠準(zhǔn)確，一般都會(huì)將腹板下彎束和邊跨現(xiàn)澆箱梁端部，在一定的范圍內(nèi)有效利用。預(yù)應(yīng)力在橋梁中的作用不可忽視，也是連接橋梁各個(gè)部件的紐帶，但預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用也要在一定的前提之下進(jìn)行，一般情況下，在橋梁的建筑情況之下豎向的橋梁的腹板所使用的鋼筋的長(zhǎng)度要比一般的短，就使地其拉伸的韌性較小，并且在橋梁的修筑過程中因?yàn)椴牧系膲嚎s還會(huì)有微小的變形，從而使得預(yù)應(yīng)力損失再加上橋梁的施工過程橋梁的錨固定系統(tǒng)，就很難達(dá)到理論上計(jì)算的預(yù)應(yīng)力。橋梁的縱向預(yù)應(yīng)力主要是在材料的使用和施工上體現(xiàn)，采用一系列的方法例如布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，將箱部的受力情況進(jìn)行分離，或者將邊跨箱梁端部腹板的箍筋的密度加大，使其更加密實(shí)，從而直徑就會(huì)放大，這些預(yù)應(yīng)力的運(yùn)用對(duì)于克服斜向裂紋十分有效。斜向裂紋一向是威脅橋梁時(shí)用的問題，特殊高科技材料的使用比如碳纖維高分子從細(xì)小的方面防止了此類問題的出現(xiàn)。

1.2 板橋模式

無論是高速公路還是鐵路還是其他涉及到橋梁建設(shè)的交通設(shè)施都無一例外的選擇輕便式橋梁，外形美觀，造價(jià)低廉，性價(jià)比也比較高。預(yù)應(yīng)力對(duì)于板橋模式的橋梁也具有重要的作用。有的板橋模式橋梁的橋梁，其承載力并不能夠滿足要求，因此施工隊(duì)常常預(yù)應(yīng)力的一種叫做碳纖維布的材料對(duì)普通的混凝土建造的空心模板橋梁進(jìn)行加固。根據(jù)對(duì)混凝土板橋橋梁的探測(cè)儀科學(xué)的計(jì)算，并且對(duì)橋中心的承載極限全過程的分析可以更深地對(duì)預(yù)應(yīng)力纖維布進(jìn)行了解。在經(jīng)過一系列的測(cè)試以及研究之后表明，預(yù)應(yīng)力碳纖維布在橋梁的修筑過程中對(duì)橋心裝配式預(yù)應(yīng)力空心混凝土板橋模式的密度加密以及固定，使其高強(qiáng)度的性能得到了充分的發(fā)揮，從各個(gè)方向減輕了混凝土空心板的受力，延緩橋梁的裂縫的產(chǎn)生，從而延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。在極限的負(fù)荷承載情況下，混凝土的壓縮變形也得到了遏制，保障了車輛行駛的暢通。假設(shè)使用普通的材料，橋梁的優(yōu)勢(shì)就不再明顯，很多方面的性能得不到優(yōu)化。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的抗震問題

既然我國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家，并且還處在板塊的交接處，從地理學(xué)的角度來分析多火山以及自然災(zāi)害，因此橋梁的設(shè)計(jì)建造需要將這些問題都納入考慮范圍之中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以有效地解決以及避免這個(gè)問題的繁盛，橋梁工程界對(duì)這項(xiàng)技術(shù)也十分的重視。從一些發(fā)生過強(qiáng)烈地震的國(guó)家以及地區(qū)的橋梁調(diào)查數(shù)據(jù)表明，首先預(yù)應(yīng)力橋梁的使用和普通的鋼筋混凝土的橋梁從外觀上幾乎是一樣的，主要是在設(shè)計(jì)和施工的合理以及巧妙上，并且預(yù)應(yīng)力橋梁在地震區(qū)也具有很強(qiáng)的抗震能力。預(yù)應(yīng)力橋梁主要是采用豎向的力對(duì)橋面以及橋心進(jìn)行分力，這種方法的使用加固了普通的鋼筋混凝土橋梁，使其施工所用的材料更加密實(shí)，當(dāng)?shù)卣鸬鹊刭|(zhì)性災(zāi)難降臨時(shí)，橋梁雖然受土層的內(nèi)力影響，單邊行不或過于明顯，這就使橋身不會(huì)過度傾斜。擺脫通常意義上的橫向壓力改用豎向可以增強(qiáng)橋梁的抵抗來自水平方向擠壓的承載壓力，是水平方向的力與豎直方向的相消，達(dá)到平很效果從而具有良好的抗震力。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的耐久性問題

橋梁的建設(shè)不可能做到盡善盡美，橋梁在長(zhǎng)年的使用之后總會(huì)出現(xiàn)裂痕，這是科學(xué)上無法控制的外力因素。但可以依靠現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段在一定程度上延長(zhǎng)橋梁的使用周期。首先，在材質(zhì)的選擇上，盡量選擇高科技高密度的材料，承壓性較強(qiáng)同時(shí)外型上對(duì)外部自然條件的抵抗力較強(qiáng)。其次，要增強(qiáng)橋梁的抗疲勞性不僅僅在施工過程中注意，還要注意在投入使用后定期地對(duì)橋梁進(jìn)行保護(hù)和維修。對(duì)于老化或者磨損較為眼中的部件盡量進(jìn)行更新，預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用也可以在力的使用下減輕負(fù)重，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

4 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)需要注意的問題

雖然說橋梁的設(shè)計(jì)建造要有科學(xué)的依據(jù)，但理論上所得到的預(yù)應(yīng)力并不能夠代表實(shí)際橋梁中就能夠達(dá)到理想狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力在內(nèi)力上改變橋梁但無法避免受到自然的影響。橋梁外部溫度的變化無論是升溫還是降溫毫無疑問都會(huì)潛移默化的對(duì)橋梁的材質(zhì)造成影響從而導(dǎo)致橋梁的變形，內(nèi)力變化。天氣所帶來的溫度應(yīng)力有可能造成橋梁的支點(diǎn)或者橋面中的跨度出現(xiàn)裂縫，久而久之，腹板和底板在溫度的影響和作用之下建橋的混凝土就會(huì)容易形成裂縫。

結(jié)束語

在眾多的橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力混凝土的使用是必不可少的，要充分認(rèn)識(shí)和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)以提高橋梁的安全性。雖然預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計(jì)在我國(guó)的時(shí)間并不長(zhǎng)，但其優(yōu)點(diǎn)受到廣大橋梁建筑設(shè)計(jì)師的青睞。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計(jì)到投入使用仍然有很多的問題亟待解決，橋梁工程的飛速發(fā)展以及交通運(yùn)輸業(yè)的需求推動(dòng)了該技術(shù)的不斷發(fā)展。本文通過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的闡述，對(duì)其科學(xué)理論的探討，能夠使預(yù)應(yīng)力混凝土得到更廣泛的認(rèn)可，只要堅(jiān)持不斷地探索研究，努力克服技術(shù)瓶頸，就能將預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行推廣，從而為公路橋梁建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

[1]李杰，徐岳，鄭凱鋒.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)參數(shù)分析[J].廣西交通科技，2003年05期.