淺析預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁

摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在全國(guó)如火如荼的開(kāi)展著，其規(guī)模前所未有。我國(guó)地域遼闊，河流眾多，橋梁建設(shè)顯得異常重要。橋梁有很多種，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁算是最有發(fā)展前景的一種。現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁在公路、城市、鐵路橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：改革開(kāi)放 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁 性能

一、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋

過(guò)去橋梁很多用的都是普通鋼筋混凝土材料。但是普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在很多缺點(diǎn)：比如它很容易出現(xiàn)裂縫，所以它不能承受高強(qiáng)度負(fù)荷。若要解決裂縫影響，就需要采用高強(qiáng)度材料，但這樣會(huì)使橋梁自重過(guò)大，這樣會(huì)影響橋梁的跨越能力，也會(huì)造成材料的浪費(fèi)。

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就是伴隨著這些問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生的。它是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對(duì)混凝土施加壓力。這樣處理目的就是抵消外載荷作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁具有變形小、結(jié)構(gòu)受力性能好、伸縮縫少、造型簡(jiǎn)潔美觀、抗震能力強(qiáng)、行車平順舒適、養(yǎng)護(hù)工程量小等特點(diǎn)。使之在橋梁建設(shè)中得到廣泛采用。

二、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)前后西歐的一些國(guó)家，當(dāng)時(shí)這些國(guó)家在二戰(zhàn)后急缺鋼材。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)就是用來(lái)代替部分鋼結(jié)構(gòu)，緩解鋼的緊缺，盡快修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)所帶來(lái)的創(chuàng)傷。那時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑還是幾十米。50年代，跨徑開(kāi)始突破100米。到了80年代，跨徑達(dá)到了440米。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，并不是所有的跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁都是首選。跨徑小于400米時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)常常是優(yōu)選方案。

我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步相對(duì)較晚。但是改革開(kāi)放以來(lái)得到了飛速發(fā)展。現(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)有了簡(jiǎn)支梁、帶鉸或帶掛梁的T構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。

雖然預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)只有80多年的發(fā)展。但在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來(lái)越廣泛。

三、連續(xù)梁的優(yōu)缺點(diǎn)

和懸臂梁比較，連續(xù)梁具有以下特點(diǎn)：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處具有有卸載作用的負(fù)彎矩，大大減小了跨中正彎矩，使得其彎矩與同跨懸臂梁相近；但是，即使有活載作用，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩仍有卸載作用，使得其彎矩分布比懸臂梁更佳。雖然連續(xù)梁優(yōu)點(diǎn)眾多，但是由于當(dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)，最初它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的首選。再后來(lái)，懸臂施工方法的應(yīng)用使得連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了極快發(fā)展。60年代初期逐跨架設(shè)法與頂推法就用在了中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中；而在較大跨連續(xù)梁中，用的則是更完善的懸臂施工方法，這連續(xù)梁方案重新發(fā)展，并且成了在40—200米范圍內(nèi)的首選。無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為首選方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。

然而，大跨度連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)構(gòu)建方面，還是在養(yǎng)修方面都是困難；與此對(duì)應(yīng)的是T型剛構(gòu)的無(wú)支座，因此兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)更佳，可以形成一種連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)體系。這種綜合了上述兩種各自優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)梁體系的一個(gè)重大發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主干方向。

另外，連續(xù)梁發(fā)展使得預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了眾多結(jié)構(gòu)，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都很多改進(jìn)。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用資源，改善交通的分道行駛，甚至已建成越來(lái)越多的雙層橋面形式。

四、我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁有待解決的難題

在我國(guó)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然取得了很大進(jìn)步，但是，想要趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題：

（一）發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免因配束過(guò)多而不得不增大箱梁構(gòu)造尺寸。否則混凝土保護(hù)層難以支撐，而密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量不能保證。

（二） 在一切適宜的橋址，設(shè)計(jì)和修建墩梁固結(jié)的連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)修轉(zhuǎn)換難度大的大噸位支座。

（三） 節(jié)約用時(shí)，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的辦法，以加快施工進(jìn)度。

另外，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題也是必須認(rèn)真考慮，它決定設(shè)計(jì)方案是否合理和經(jīng)濟(jì)性。目前，國(guó)際上采用每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來(lái)決定預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。同時(shí)，對(duì)于其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)艱難的任務(wù)，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)是多因素所決定的，比如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。并且，設(shè)計(jì)方案完成后，僅僅造價(jià)指針并不能反應(yīng)投資額的大小，還應(yīng)該把使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用包括在內(nèi)。

由連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的分析可得：連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)體系具有更高的的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。而且，由此來(lái)看，連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)也是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展指向。

由于改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，規(guī)模空前。在我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁雖然只有20多年歷史，但也得到廣泛采用。我國(guó)在設(shè)計(jì)你、施工、預(yù)應(yīng)力材料和設(shè)備上都已經(jīng)超過(guò)國(guó)際平均水平。但還是與國(guó)際先進(jìn)水平有些差距。我們需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)、努力學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)規(guī)范、預(yù)應(yīng)力材料和施工技術(shù)上不斷完善、不斷發(fā)展、勇于創(chuàng)新。相信通過(guò)大家共同努力，在21世紀(jì)一定能將我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)、施工水平推向更新的高度。

（作者單位：鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院）