后張預(yù)應(yīng)力筋對(duì)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的影響性能思考

王俊朋

【摘要】近年來(lái)，后張預(yù)應(yīng)力筋在連續(xù)剛構(gòu)橋梁當(dāng)中的應(yīng)用逐漸趨于廣泛，在我國(guó)很多地方都得到了較快的發(fā)展，但是在這些橋梁的運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中也相繼的出現(xiàn)了一些病害現(xiàn)象。那么，本文主要研究探討了后張預(yù)應(yīng)力筋在連續(xù)剛構(gòu)橋梁中應(yīng)用過(guò)程中所出現(xiàn)的各種典型病害類型以及它們的成因，然后在此基礎(chǔ)之上，提出一些相應(yīng)比較合理的處理措施。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)橋；后張預(yù)應(yīng)力；撓度；調(diào)控；張拉力

引言

后張預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋是目前我國(guó)各個(gè)大跨度的混凝土橋梁當(dāng)中最為常用的橋型之一，尤其是在一些山區(qū)（四川、重慶等），這種橋梁往往具有場(chǎng)地的適應(yīng)性更強(qiáng)、橋梁跨越能力更大以及后期的維護(hù)費(fèi)用更低等優(yōu)勢(shì)。但是由于在設(shè)計(jì)理論方面的欠完善、工程質(zhì)量和控制方面的變異性強(qiáng)等多種比較復(fù)雜的原因，這種連續(xù)剛構(gòu)橋在其后跨中的撓度往往過(guò)大，這就很容易導(dǎo)致行車的不舒適、甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等比較嚴(yán)重的病害，由此會(huì)大大地影響整個(gè)橋梁的平穩(wěn)、正常使用，這也在近些年來(lái)在修建這類大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋當(dāng)中，最常遇見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)成為了一個(gè)非常普遍的、很難克服的問(wèn)題，那么，對(duì)其施加一個(gè)體外的預(yù)應(yīng)力就成為了其中一種最為常用的解決方案。本文是在總結(jié)了一些現(xiàn)有的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合了后張預(yù)應(yīng)力的主要技術(shù)特點(diǎn)，提出了采用體外的后張預(yù)應(yīng)力來(lái)對(duì)橋梁的撓度進(jìn)行調(diào)控的方案，其次又并對(duì)這個(gè)新方案的可行性、施工的具體流程以及施工的要點(diǎn)、張拉控制力和預(yù)應(yīng)力的損失等方面進(jìn)行了相關(guān)探索性的研究。

1、后張預(yù)應(yīng)力筋連續(xù)剛構(gòu)橋的病害分類及原因分析

1.1主梁的跨中下?lián)犀F(xiàn)象

近年來(lái)，我國(guó)大多數(shù)已建的大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋當(dāng)中，比較普遍的出現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題，主梁的這種過(guò)度下?lián)系那闆r往往會(huì)極大的影響橋梁的整個(gè)行駛舒適性和安全性，另外還會(huì)對(duì)橋梁的整體景觀效果也產(chǎn)生一定的影響，最終會(huì)影響到橋梁的使用壽命。那么，主梁出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象主要可以表現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面：

（1）撓度一般會(huì)呈現(xiàn)長(zhǎng)期增長(zhǎng)的趨勢(shì)，增長(zhǎng)率也會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而加速變化，這會(huì)使得擾度的程度越來(lái)越高；

（2）橋梁結(jié)構(gòu)處于長(zhǎng)期撓度的情況，一般會(huì)遠(yuǎn)大于在設(shè)計(jì)之初所計(jì)算出來(lái)的預(yù)計(jì)值；

（3）大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋出現(xiàn)主梁的過(guò)度下?lián)锨闆r后，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的大幅度增加，同時(shí)也會(huì)破壞橋梁的整體美觀度；

（4）更為重要的是，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)造成橋梁的交通運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)一定的安全問(wèn)題。

根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)受力具體特性，可以知道導(dǎo)致主梁出現(xiàn)持續(xù)下?lián)锨闆r的可能因素主要是主梁的混凝土出現(xiàn)收縮及徐變現(xiàn)象，主梁剛度法師變化，主梁后張預(yù)應(yīng)力的有效性發(fā)生降低并導(dǎo)致荷載的增加等。

1.2箱梁出現(xiàn)裂縫

就目前我們對(duì)連續(xù)剛構(gòu)裂縫已經(jīng)進(jìn)行的調(diào)查情況可以看出，連續(xù)剛構(gòu)橋的主要裂縫產(chǎn)生的位置及形式是比較規(guī)律的，產(chǎn)生裂縫的各種相關(guān)原因因此也是具有著一定規(guī)律性的。

1.2.1 腹板裂縫

主拉應(yīng)力容易產(chǎn)生一些腹板的斜裂縫，在邊跨端部的腹板所產(chǎn)生的斜裂縫，大多是受到豎向正應(yīng)力以及主拉應(yīng)力的作用影響，在腹板的水平和斜向組合上出現(xiàn)裂縫，在錨下局部的應(yīng)力上也可能會(huì)產(chǎn)生一些腹板的斜裂縫。

1.2.2 頂、底板之間的裂縫

連續(xù)剛構(gòu)橋在其頂、底板上也可能經(jīng)常見(jiàn)到一些不同程度的縱向裂縫，有時(shí)候是橫向裂縫。在箱梁橋的頂板或是底板之上的裂縫主要是由于其預(yù)壓力過(guò)大，導(dǎo)致箱梁橋發(fā)生了畸變現(xiàn)象或者是橫向的彎曲現(xiàn)象而產(chǎn)生的。

2、如何對(duì)后張預(yù)應(yīng)力筋大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的病害進(jìn)行防治

2.1跨中下?lián)蠁?wèn)題的防治對(duì)策

上文已經(jīng)分析，橋梁出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象的原因是比較復(fù)雜的，它通常是各種不同因素的一個(gè)綜合產(chǎn)物。所以，要想進(jìn)行比較有效的防治，就應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)方面、施工方面和運(yùn)營(yíng)管理方面來(lái)進(jìn)行綜合的治理。

2.1.1 設(shè)計(jì)方面

首先要改善后張預(yù)應(yīng)力筋束的實(shí)際布置方式，最好不要采用直線束布置方式，如果可以的話，要采用縱向預(yù)應(yīng)力筋束將其向下彎至箱梁的截面中心附近，這樣可以提供比較大的預(yù)剪力，并可以使主拉應(yīng)力方面有很大的改善。另外，采用短預(yù)應(yīng)力筋束來(lái)替代長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力的筋束，這樣做則可以減少以年為周期的一個(gè)比較大的溫差變化，這種溫差的變化往往會(huì)引起有效預(yù)應(yīng)力的降低。最后，還要適當(dāng)?shù)脑黾拥装迨约绊敯迨?，這非常有助于減小整個(gè)連續(xù)剛構(gòu)橋的跨中長(zhǎng)期撓度。

2.1.2 施工方面

在進(jìn)行施工的時(shí)候，首先要做好對(duì)混凝土原材料的檢測(cè)，并對(duì)配合比進(jìn)行十分合理的設(shè)計(jì)，還要加強(qiáng)對(duì)各方面施工的控制以及混凝土的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，這樣可以有效的減少上部結(jié)構(gòu)對(duì)于混凝土的長(zhǎng)期收縮而發(fā)生徐變的可能性。另外，水泥用量如果偏大的話，也可能會(huì)引起比較大的收縮與變形，因此要注意水泥的用量。

2.1.3 其他措施

若條件許可，可以預(yù)留一下頂板和底板之間的預(yù)應(yīng)力管道，并在孔道的內(nèi)側(cè)預(yù)留一些防腐效果比較好的環(huán)氧樹(shù)脂鋼絞線，如果條件不夠則至少要留下張拉段的齒板和一些必要的管道，這樣可以保證在需要的時(shí)候能夠穿入預(yù)應(yīng)力索。等到收縮的徐變完成了一定的比例之后再進(jìn)行張拉工作，這樣可以很好的保證張拉預(yù)在其應(yīng)力階段的應(yīng)力不會(huì)過(guò)大，同時(shí)也可以十分有效的降低橋梁上部結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的長(zhǎng)期撓度現(xiàn)象。體外的預(yù)應(yīng)力束則可以通過(guò)轉(zhuǎn)向板進(jìn)行轉(zhuǎn)向，以確定鋼束的走向，形成一個(gè)桁架體系，并成為超靜定的結(jié)構(gòu)，這樣可以抵消部分的恒載應(yīng)力，從而起到很好的卸載作用，很大程度的降低原結(jié)構(gòu)具有的應(yīng)力水平，并改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，有效的減少箱梁的跨中彎矩，最終可以提高箱梁正截面的實(shí)際抗彎強(qiáng)度、剛度及抗裂性，從而可以使其達(dá)到比較大幅度的承載能力。

2.2箱梁裂縫的防治

2.2.1 如何防治早期裂縫

采用一些低水化熱、高性能的混凝土進(jìn)行施工，這樣可以在不降低混凝土強(qiáng)度的情況下，大大的降低早期施工的溫度應(yīng)力?；炷猎谑┕み^(guò)程中要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，而在養(yǎng)護(hù)的過(guò)程當(dāng)中，首先要防止混凝土的表面出現(xiàn)水分蒸發(fā)過(guò)快的現(xiàn)象，這主要是為了避免一些早期的收縮裂縫；其次要防止由于水化熱而引起的一些溫差所造成的溫度裂縫；最后還要控制整個(gè)張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的壓應(yīng)力。

2.2.2 如何防治腹板裂縫

在混凝土的早期裂縫有了有效的防治之后，基本上就可以保證混凝土所據(jù)偶遇的固有抗拉強(qiáng)度不會(huì)輕易消失，這對(duì)混凝土的整個(gè)抗裂性是十分有利的。在這個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)，可以將頂板的懸臂束進(jìn)行下彎，底板的連續(xù)束進(jìn)行上彎操作，這種做法對(duì)于降低腹板的主拉應(yīng)力，是一種比較合理的布筋方式。至于豎向力筋，由于其長(zhǎng)度比較短，應(yīng)力也十分容易發(fā)生損失，應(yīng)該設(shè)在頂板的錨頭之上，如果封閉不夠嚴(yán)密的話，非常容易發(fā)生進(jìn)水，進(jìn)一步導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象，所以對(duì)于豎向的力筋進(jìn)行施工時(shí)，必須要嚴(yán)格的控制各道工序，以確保錨下的混凝土具有很高的質(zhì)量，并保證整個(gè)墊板的平整度，灌漿的飽滿度和錨頭的密封度。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大跨度的連續(xù)剛構(gòu)主梁來(lái)說(shuō)，其跨中下?lián)虾拖淞毫芽p的具體成因是比較多的，必須要對(duì)各種可能的原因進(jìn)行詳細(xì)的篩查和分析。只有這樣，才能夠從設(shè)計(jì)、 施工和運(yùn)營(yíng)管理等不同方面來(lái)制定相應(yīng)的合理措施，從而進(jìn)行綜合的治理。

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