先張法折線布束預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計淺析

摘 要:本文回顧了折線布束先張法在橋梁中的發(fā)展和應(yīng)用，并將其分別于后張法和直線布束預(yù)應(yīng)力橋梁進行了對比，從工程造價、施工、耐久性、結(jié)構(gòu)受力方面綜合分析了折線布束預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點。同時結(jié)合某工程的實力，介紹了在進行設(shè)計時需要注意的事項，總結(jié)了折線布束預(yù)應(yīng)力關(guān)鍵技術(shù)的有關(guān)經(jīng)驗，最后，對現(xiàn)階段存在的問題進行了探討，并對折線布束先張法預(yù)應(yīng)力橋梁的應(yīng)用和發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞:先張法橋梁預(yù)應(yīng)力損失折線預(yù)應(yīng)力

中圖分類號:U448.35文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0042-01

1 先張法在我國橋梁工程中的應(yīng)用

由于先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件具有造價低廉、施工簡單、設(shè)計方便等優(yōu)點，因此在我國的橋梁工程中獲得了非常廣泛的應(yīng)用，其中以直線預(yù)應(yīng)力筋先張法最為普遍。但由于受到結(jié)構(gòu)受力的限制，所以該方法目前主要應(yīng)用于跨度為20m以下的中小型橋梁，我國交通部最新頒布的先張法空心板通用圖中的最大跨徑也是20m。在國外，先張法預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計和施工已經(jīng)實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，由于采用了折線預(yù)應(yīng)力筋，其跨徑可達40m。

隨著技術(shù)水平的不斷提高，在我國的橋梁建設(shè)中跨徑在20m以上的先張法橋梁也得到了一定的發(fā)展和應(yīng)用，例如在青藏鐵路的24m簡支T梁結(jié)構(gòu)就屬于比較規(guī)范的折線預(yù)應(yīng)力筋先張法橋梁，而在公路橋梁建設(shè)方面的代表作就是淮河大橋的35m折線布束先張法箱梁。

總的來看，折線布束先張法在我國鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，但是在公路橋梁的建設(shè)中則處于剛剛起步的階段，并且尚未實現(xiàn)設(shè)計和施工的標(biāo)準(zhǔn)化。

2折線布束先張法的特點

2.1 與后張法相比較

從結(jié)構(gòu)受力方面來看，折線布束先張法由于沒有使用預(yù)應(yīng)力管道，因而在大幅降低預(yù)應(yīng)力摩阻損失的同時還減少了對預(yù)應(yīng)力鋼束的使用，這不僅使結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力獲得了很大的提升，還在一定程度上降低了工程成本。

從結(jié)構(gòu)的耐久性來看，雖然現(xiàn)階段后張法的施工技術(shù)相對成熟，但在施工過程中卻經(jīng)常出現(xiàn)壓漿不實、預(yù)應(yīng)力鋼束管道堵孔等現(xiàn)象，這就容易使鋼索出現(xiàn)腐蝕，進而使結(jié)構(gòu)的耐久性降低。相對于后張法而言，先張法不僅可以將混凝土和預(yù)應(yīng)力筋之間的粘結(jié)缺陷降到最低，還能減少對管道和預(yù)應(yīng)力錨具的使用，從而在大幅提高鋼筋與混凝土間粘結(jié)的可靠性的同時減少施工工序、降低工程造價。

總的來看，盡管先張法需要張拉臺座，但是考慮到規(guī)模化生產(chǎn)對成本帶來的影響，采用先張法還是更為劃算的。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在跨徑為30m橋梁的預(yù)制梁過程中，后張法要比先張法多花費約8％～12％的成本。

2.2 與直線預(yù)應(yīng)力先張法比較

與直線預(yù)應(yīng)力先張法相比，折線布束先張法主要具有以下優(yōu)勢:

(1)相對于直線配束梁，折線形能夠更加有效的降低梁端的主拉應(yīng)力，從而進一步改善結(jié)構(gòu)的受力性能。另外，采用折線布束先張法也能使預(yù)應(yīng)力筋的線形與構(gòu)件的實際彎矩更加匹配。

(2)采用折線布束先張法可以使預(yù)應(yīng)力筋在彎起后產(chǎn)生豎向預(yù)應(yīng)力，從而提高構(gòu)件的抗剪性。

(3)與全梁直線形預(yù)應(yīng)力筋相比，采用折線布束先張法制造的構(gòu)件所產(chǎn)生的反拱程度更小，有利于加強對長期變形的控制。

由于折線布束先張法在結(jié)構(gòu)受力上存在多種優(yōu)點，因此其適用的跨度范圍已經(jīng)不再局限于20m，在20～40m跨徑的裝配式橋梁建設(shè)中也有著廣泛的應(yīng)用。盡管相對于直線先張法，折線布束先張法需要增加預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置，在一定程度上提高了施工的復(fù)雜性，但總的來說，采用折線布束先張法還是利大于弊的。

3 折線布束先張法在工程中的應(yīng)用

某項目位于北方寒冷地區(qū)，項目中的橋梁主要以裝配式預(yù)制橋梁為主。在綜合考慮了結(jié)構(gòu)、設(shè)計、施工和造價等方面的因素之后，決定將跨徑為30m的T形梁作為上部結(jié)構(gòu)，而在充分考慮了寒冷地區(qū)的施工限制和對耐久性的設(shè)計要求之后，決定采用折線布束先張法T梁。

對于預(yù)應(yīng)力損失的計算是折線布束先張法設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)之一，而折線布束是依靠預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)的，因此轉(zhuǎn)向器就成為了先張法折線形預(yù)應(yīng)力混凝土梁的重要組成部分。在實際工作中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線在轉(zhuǎn)向器處造成的摩阻損失要占到全部先張法預(yù)應(yīng)力損失中很大的一部分，所以對于摩阻損失的準(zhǔn)確計算就成為了計算預(yù)應(yīng)力損失的關(guān)鍵。

在此項工程中，預(yù)制梁相關(guān)構(gòu)造措施和斷面尺寸有著自己的特點:由于預(yù)應(yīng)力筋在跨中的位置要盡量貼近梁底，所以下馬蹄的尺寸要隨之增大;由于預(yù)應(yīng)力筋采用的是分散布置，所以在端部可以不設(shè)置加強鋼筋;由于取消了錨墊板，所以梁端的截面尺寸可以保持不變。

4折線布束先張法相關(guān)問題的探討

(1)由于折線布束先張法中預(yù)應(yīng)力筋的布置方式為分散式，因此對于跨徑超過40m的橋梁而言，為了滿足鋼束間的距離要求，其腹板的尺寸會隨之加大，這就在很大程度上增加了項目成本，所以折線布束先張法一般不會應(yīng)用于跨徑超過40m的橋梁中。

(2)在折線布束先張法中，預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置是實現(xiàn)折線布柬的關(guān)鍵設(shè)備，直接關(guān)系到施工的難易度以及工程的造價。但是就目前的實際情況來看，預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向器的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化程度還不夠，造成了不同項目間構(gòu)造的多樣性。因此有關(guān)部門應(yīng)加大對這方面的研究力度，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向器的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制造。

(3)折線布束先張法在橋梁中的應(yīng)用潛力較大，因此除了要加強對其標(biāo)準(zhǔn)化的研究，還要注意理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，編制相關(guān)的規(guī)程、要求和標(biāo)準(zhǔn)化的跨徑圖集，從而進一步加強其應(yīng)用和適用范圍。

5結(jié)語

折線布束先張法是目前我國橋梁設(shè)計中經(jīng)常要用到的方法之一，因其造價低廉、施工簡單、設(shè)計方便等優(yōu)點在20～40m橋梁的建設(shè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是就目前的實際情況來看，仍舊存在著標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化程度不足、適用范圍較窄、施工復(fù)雜的問題。所以有關(guān)人員和部門在日常工作中應(yīng)做到密切配合、深入研究、積極創(chuàng)新，從而使我國在這方面的技術(shù)水平能夠達到國際領(lǐng)先的水準(zhǔn)。

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