芻議預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳哲娜

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司 ，江蘇 南京 210017）

從我國(guó)國(guó)內(nèi)的城市來(lái)看，公路和鐵路的高架橋梁無(wú)論是設(shè)計(jì)還是施工上來(lái)看大部分都采用了預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)這種科學(xué)原理在各方面都積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。預(yù)應(yīng)力是一種用于橋梁建設(shè)的科學(xué)技術(shù)手段，它的定義是通過(guò)減小甚至使負(fù)荷承載過(guò)剩引起的混凝土拉應(yīng)力消失，將各個(gè)部件的拉應(yīng)力進(jìn)行控制，是指不超過(guò)一個(gè)限定的范圍，在一些特殊情況下還要將其控制在受壓的狀態(tài)下，在遇到土層結(jié)構(gòu)和抵制活動(dòng)頻繁的地區(qū)能延長(zhǎng)設(shè)施壽命，推遲裂縫的出現(xiàn)，提高橋梁部件的剛硬度。

1 預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)的使用的科學(xué)依據(jù)

預(yù)應(yīng)力混凝土是預(yù)應(yīng)力使用的普遍形式，而預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)又是在此基礎(chǔ)上針對(duì)箱梁所作出的運(yùn)用。從預(yù)應(yīng)力的混凝土上來(lái)看，可以分成很多類，一般主要是按照其程度來(lái)分，分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。其中，全預(yù)應(yīng)力混凝土指的是那些在橋梁的荷載作用之下所承受的拉力區(qū)不出現(xiàn)拉應(yīng)力。而部分預(yù)應(yīng)力混凝土所指的又是在橋梁荷載的作用之下，承受重量的拉力區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了裂縫或者拉應(yīng)力的。二者相比既有優(yōu)點(diǎn)又有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)工程建筑所在地區(qū)情況以及整個(gè)工程的經(jīng)費(fèi)預(yù)算來(lái)選擇。全預(yù)應(yīng)力主要具有較好的抗裂性，其次硬度較大。這些優(yōu)勢(shì)是部分預(yù)應(yīng)力混凝土都不具有的。另外還有按照預(yù)應(yīng)力筋和混凝土二者之間的粘結(jié)狀態(tài)來(lái)劃分，主要就有有粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)兩種類型，同樣各自有其特點(diǎn)。

使用預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)具有合理的科學(xué)依據(jù)，這種方法通過(guò)改變材料中各種力的方向，有效地利用高強(qiáng)鋼筋，使得整個(gè)橋梁的受力更加均勻，各部分鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分力后剛度得到提高。這種預(yù)應(yīng)力的使用不僅僅在鋼架結(jié)構(gòu)上起到良好的固定作用，同時(shí)還能夠?qū)ζ渥鞒鰴z測(cè)，使整個(gè)橋梁的使用質(zhì)量得到一定的保證。墩柱、隔梁處鋼筋的密集排放為預(yù)應(yīng)力的使用做準(zhǔn)備，同時(shí)也將縱向和橫向的里進(jìn)行抵消。因此，預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)的使用在使用中有很強(qiáng)的理論支撐。

2 如何在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用箱梁結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力的箱梁結(jié)構(gòu)的使用在施工澆筑上有不同的施工方法，主要有先張法和后張法，兩種方法所針對(duì)的實(shí)際情況都有所不同。并且在于盈利的箱梁結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程之中還有橋梁的很多方面的問(wèn)題需要注意和解決。

2.1 先張法

這種方法的理論依據(jù)是在橋梁建設(shè)時(shí)通過(guò)科學(xué)地對(duì)力進(jìn)行運(yùn)用，使預(yù)應(yīng)力鋼筋和所使用的混凝土二者之間的粘結(jié)力來(lái)將預(yù)應(yīng)力傳遞到橋梁的另一個(gè)方位。主要的操作方法是在橋梁的的建筑過(guò)程中，在將鋼架結(jié)構(gòu)組織好之后張拉箱梁內(nèi)部的鋼絞線，并將其進(jìn)行錨固，這一系列做完之后才澆筑混凝土。這種方法的使用過(guò)程較為繁瑣，精細(xì)，使用的范圍僅僅局限在較小的構(gòu)建中，常常運(yùn)用在混凝土的樓板等構(gòu)建中。

2.2 后張法

后張法在理論上與先張法的主要區(qū)別在于傳遞預(yù)應(yīng)力的構(gòu)件不同，先張法依靠的是粘結(jié)力傳遞，而后張法主要是靠橋梁兩端的錨具錨固住預(yù)應(yīng)力的鋼筋來(lái)傳遞預(yù)應(yīng)力。二者所使用的里不同。后張法的主要操作方法是直接在橋梁原有的固定成型的配件之上張拉預(yù)應(yīng)力筋，這一過(guò)程主要是在橋梁的施工結(jié)束之后才進(jìn)行，并不作為橋梁建設(shè)的一部分，所運(yùn)用的構(gòu)建也都是固定的，永久的，也是不可重復(fù)的。

后張法主要運(yùn)用于跨度較大的橋梁等大型的構(gòu)建之上。

2.3 施工原理

預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)是使用不僅僅是在科學(xué)理論中有不同的分類，在橋梁的施工過(guò)程之中也存在著一定的科學(xué)依據(jù)。橋梁的箱梁結(jié)構(gòu)中，箱梁的底板和腹板二者澆筑的縫隙，預(yù)應(yīng)力的使用可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力箱梁的運(yùn)用使得橋面反拱，拉力筋保證了梁體密實(shí)性，并且在一定程度上加強(qiáng)了混凝土的振搗，橋面斷裂的情況得到緩解。

3 預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 箱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力作為一種科學(xué)合理的物理學(xué)方法具有其他普通混凝土結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)橋梁建筑的革新。其中箱梁結(jié)構(gòu)以其良好的結(jié)構(gòu)性能和耐勞的鋼架結(jié)構(gòu)在各種施工建設(shè)中得到廣泛的使用。首先，箱梁結(jié)構(gòu)本身需要較多的混凝土澆灌和厚實(shí)的底板才能夠承載箱梁的重量，這一特點(diǎn)同時(shí)也增加了橋梁自身的承重性，可以有效地承載車輛負(fù)重。對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)中的配筋以及連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，箱梁結(jié)構(gòu)都具備其要求。厚重的底板可以避免正負(fù)彎矩問(wèn)題的產(chǎn)生。其次，預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)在橋梁中的設(shè)計(jì)運(yùn)用主要使用的是后張法，這種方法使用橋梁本身具有的構(gòu)件將橋梁的承重結(jié)構(gòu)和張力結(jié)構(gòu)二者進(jìn)行結(jié)合，使得橋梁的受力均勻的分布在橋面上，提高了橋梁的使用效率，結(jié)構(gòu)空間的到了充分的利用，控制橋梁的造價(jià)。第三，這種方法的適用范圍比較廣泛，眾多施工方法都可以操作。常用的懸臂施工法和置頂發(fā)都可以達(dá)到效果。最后，橋梁施工碰到的許多問(wèn)題都可以得到解決，比如說(shuō)施工過(guò)后，橋梁在使用過(guò)程之中截面抗扭度較小，預(yù)應(yīng)力能使其荷載向橫向分布發(fā)展，提高橋梁適應(yīng)性。

3.2 箱梁結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

盡管箱梁結(jié)構(gòu)具有很大的優(yōu)勢(shì)，為橋梁的建設(shè)施工帶來(lái)很大的便利以及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，但它在及收據(jù)上仍存在一定的缺陷，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。缺點(diǎn)之一在預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)數(shù)以較為復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)，其施工工藝過(guò)程較為復(fù)雜繁瑣，并且一旦采用就需要很高的質(zhì)量保證，并不是普通的施工隊(duì)伍就能夠完成。所具備該技術(shù)的團(tuán)隊(duì)數(shù)量有限，并未得到有效推廣。其二，就技術(shù)上來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的反拱現(xiàn)象還沒(méi)有科學(xué)合理的控制方法，影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用效果。

4 預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)使用后帶來(lái)的影響

預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)的使用是一次橋梁技術(shù)的革新，從宏觀上來(lái)看，它為橋梁增加了科學(xué)技術(shù)含量，使其材料使用更加合理，外觀上更加簡(jiǎn)潔輕便，提高了橋梁的施工質(zhì)量。良好的抗剪性能和雷鋒閉合性能是我國(guó)橋梁建筑史上的一大突破。就橋梁自身微觀上而言，與普通的鋼筋混凝土相比而言，預(yù)應(yīng)力通過(guò)增加高預(yù)應(yīng)力和內(nèi)力臂達(dá)到更加理想的效果。

5 存在問(wèn)題及解決措施

箱梁的結(jié)構(gòu)具有很多弊端。在車輛長(zhǎng)期的負(fù)重情況下混凝土常常出現(xiàn)變形、裂縫等等情況。還有受外部環(huán)境的影響比如說(shuō)空氣濕度和天氣，橋面是露天使用的，長(zhǎng)期暴露在外面，經(jīng)常受到雨水的浸泡，橋梁內(nèi)部混凝土的水分變化不均，有的地方經(jīng)過(guò)暴曬之后收縮，較大的拉應(yīng)力導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫，而濕度較高又會(huì)使水泥漿分裂無(wú)拉力，這些問(wèn)題不容忽視。

解決措施也主要是依靠化學(xué)和外部物理防護(hù)手段來(lái)進(jìn)行修理防護(hù)。在進(jìn)行橋梁混凝土解封的施工中，加強(qiáng)對(duì)頂板環(huán)形，錨筋的焊接工作，減少縫隙的存在，控制預(yù)應(yīng)力錨固到壓漿的時(shí)間以防止構(gòu)建銹蝕和橋面共度過(guò)大。在人員管理上，在遇到大風(fēng)或高溫情況要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證橋梁的安全性。

公路和鐵路橋梁的廣泛應(yīng)用使得預(yù)應(yīng)力箱梁設(shè)計(jì)發(fā)揮重大作用，這種技術(shù)的設(shè)計(jì)和施工為我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。但隨著交通的日益發(fā)展和建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈程度的提高都迫使我們不斷更新橋梁的建筑水平和施工隊(duì)伍的管理水平，從而推動(dòng)橋梁技術(shù)的進(jìn)步。

[1]周云峰.預(yù)應(yīng)力箱梁橋高程控制與管理[J].天津市政工程，2007.

[2]胡關(guān)江.預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋波形鋼腹板施工技術(shù)研究[J].工程科技，2009.