淺析預應力混凝土連續梁橋

張雄　王文杰　柏學清　韓曉華

摘 要：改革開放以來，我國基礎設施建設在全國開展的如火如荼，其規模也是前所未有。我國地域遼闊，河流眾多，橋梁建設顯得異常重要。橋梁有很多種，預應力混凝土連續橋梁則算是最有發展前景的一種。現在預應力混凝土連續橋梁在城市公路、鐵路橋梁等各項工程中得到了廣泛應用。

關鍵詞：混凝土連續橋梁；性能；預應力

1預應力混凝土定義

為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現，充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土，在混凝土結構構件受荷載作用前，對受拉區混凝土提前施加壓力后的混凝土就是預應力混凝土。預壓應力用來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力，從而將結構構件的拉應力控制在較小范圍，甚至處于受壓狀態，以推遲混凝土裂縫的出現和發展，從而提高構件的抗裂性能和剛度。

1.1預應力混凝土連續梁橋

過去很多橋梁用的都是普通鋼筋混凝土材料。但是普通鋼筋混凝土結構存在很多缺點：比如它很容易出現裂縫，所以它不能承受高強度負荷。若要解決裂縫影響，就需要采用高強度材料，但這樣會使橋梁自重過大，這樣會影響橋梁的跨越能力，也會造成材料的浪費。

預應力混凝土結構就是伴隨著這些問題應運而生的。它是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。通過這種方式抵消外載荷作用下混凝土產生的拉應力。因此預應力混凝土連續橋梁具有受荷載影響變形小、結構受力性能好、產生的伸縮縫減少、造型更加簡潔、抗動力擾動能力強、行車平順舒適、養護工程量小等特點。

1.2預應力結構發展過程

預應力混凝土橋梁最早出現在二戰前后西歐的一些國家，當時這些國家在二戰后急缺鋼材。預應力結構就是用來代替部分鋼結構，緩解鋼的緊缺。我國預應力混凝土結構起步相對較晚。但是改革開放以來得到了飛速發展。我國現已經具有了有關簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構建造技術和較為完善的體系。在預應力混凝土結構短短80多年的發展中，在橋梁結構方面，隨著預應力理論的不斷成熟和不斷發展，預應力混凝土技術的實踐運用必將越來越廣泛。

1.3連續梁的優缺點

連續梁優點：在恒定荷載的作用下，連續梁位于支點處的有卸載作用的負彎矩，可以減小跨中正彎矩，使得在彎矩方面性能與同跨懸臂梁相近；然而與懸臂梁相比，即使連續梁有活載作用，由于梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，依然是懸臂梁的彎矩分布無法比擬的。連續梁優點眾多，不過由于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續梁費工費時，最初它并不是預應力結構體系中的首選。之后隨著懸臂施工方法的進一步發展和實踐使用，連續梁在預應力混凝土結構中得到了極快發展。60年代初期逐跨架設法與頂推法就用在了中等跨預應力混凝土連續梁中；而在較大跨連續梁中，用的則是更完善的懸臂施工方法，這連續梁方案重新發展，并且成了在40～200米范圍內的首選。預應力混凝土連續梁結構體系在城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，以及跨河大橋，憑借其優勢，成為首選方案。

然而，由于大跨度連續梁所需要的巨型支座，對于結構的設計，和養護修繕方面存在諸多困難；而T型鋼架結構則無需支座，良好的結合兩種結構使用，可以形成一種連續的結構體系。能夠綜合多種結構優點的連續梁體系必然是連續梁的主要發展。

2預應力混凝土連續梁橋使用過程中存在的主要問題

由于預應力混凝土生產工藝和材料的固有特性等原因，預應力筋的應力值從張拉、錨固直到構件安裝使用的整個過程中不斷降低。這種降低的應力值，稱為預應力損失。

①錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失；

②預應力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預應力損失；

③混凝土加熱養護時，受張拉的鋼筋與承受拉力的設備之間溫差引起的損失；

④鋼筋應力松弛引起的預應力損失；

⑤混凝土的收縮徐變引起的預應力損失；

⑥用螺旋式預應力鋼筋作配筋的 環形構件由于混凝土的局部擠壓引起的預應力損失。預應力有損失，一般不會完全消失，損失一部分后會降低預應力的效果，影響構件的抗裂性能。

在預應力混凝土在大跨徑連續梁橋的實際工程中，容易出現其主要問題是箱梁混凝土出現了不同性質的裂縫。這些裂縫大部為受力裂縫，寬度較大。為保證橋梁能夠安全使用并保證結構的耐久性，前人已經對裂縫的形成有過較為系統的分析。通過對其結論的認識提高對裂縫問題的重視，應對預應力混凝土橋梁的設計、施工、管理和監理工作中可能遇到的問題。

預應力混凝土連續箱梁結構中裂縫形成的原因：

①在主橋總體設計中，跨徑比例、箱梁截面尺寸的擬定不合理；

②結構設計抗彎剪能力不足；

③對由預應力鋼束引起的附加力估計不足；

④對溫度應力重視不夠；

⑤施工質量不好、其中包括混凝土澆筑與養生；施工順序與施工精度；預應力鋼來的保護層厚度達不到設計要求；支架與模板變形過大；預應力張拉力不足；灌漿不及時或其他質量問題等。

⑥材料質量——如混凝土的水泥及骨料品種、材料級配及計量誤差等問題。

3預應力混凝土連續梁橋的裂縫問題對策

①表面收縮裂紋。解決辦法：加強養護；

②由于混凝土強度不足，造成錨下裂紋。解決辦法：加強混凝土施工控制，保證混凝土強度符合設計要求；另外，要保證混凝土強度達到設計要求的強度指標后，再張拉。

③由于張拉力不足，造成使用中開裂。解決辦法：加強張拉控制，保證張拉力符合設計要求。

④由于存放時間過長，上拱度過大，造成上表面開裂。解決辦法：即時張拉，即時使用。

⑤縱向分布的鋼筋以及受力鋼筋，特別是箍筋對結構的抗剪、斜截面強度和主拉應力的性能有較大提升。箍筋的套箍作用對于采用高強度混凝土情況的結構施工有重要影響。

改革開放以來，我國雖然在設計、施工、預應力材料和設備上都已經超過國際平均水平。但還是與國際先進水平有些差距。我們需要不斷總結經驗、吸取教訓、努力學習國外的先進技術，在設計理論、設計規范、預應力材料和施工技術上不斷完善、不斷發展、勇于創新。

參考文獻：

[1]范立礎.預應力混凝土連續梁橋.北京：人民交通出版社，1988

[2]預應力工程實例應用手冊（橋梁結構篇）北京：中國工業建筑出版社，1996

[3]李堅.上海預應力混凝土連續梁橋的發展.′95預應力混凝土連續梁和剛構橋學術會議論文集.上海：同濟大學出版社，1995

（作者單位：武漢科技大學理學院）