现代预应力技术发展及其对桥梁工程发展的影响

朱言平 S1501W0008 现代预应力技术的发展离不开高强钢材，高强混凝土，锚具的创新开发，预应力工艺的不断更新（无粘结预应力工艺的耐久性，缓粘结工艺，体外索和拉索技术的开发和应用(悬索桥、斜拉桥)，特殊预应力工艺技术如牵引、提升、转体的应用，体外预应力加固技术。）近年来，非金属材料制成的预应力筋，如玻璃纤维增强材料（GFRP）、芳纶纤维增强塑料（AFRP）及碳纤维增强塑料（CFRP）等材料制成的预应力筋已开始在处于某些特殊环境和条件下的桥梁中使用,如体外预应力加固。这些材料的特点是：强度高、重量轻、抗腐蚀、抗磁性、耐疲劳、热膨胀系数与混凝土接近、弹性模量低、抗剪强度低等。

预应力的原理的应用早就有了，在日常生活中的例子也很多。例如在建筑工地用砖钳装卸砖块，被钳住的一叠水平砖块不会掉落；用铁箍紧箍木桶，木桶盛水而不漏等。对于体内有粘结的预应力混凝土可以引用林同炎提出的三种概念来分析预应力混凝土结构。1）预加应力的目的是将混凝土变成弹性材料2）预加应力的目的是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作3)预加应力的目的是实现荷载平衡。

预应力是桥梁的筋骨和灵魂。

预应力混凝土是20世纪最具革命性的结构构思，已广泛用于土木和建筑工程，是当今乃至以后的主要建桥材料。

预应力可作为结构构件连接手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。

国外预应力混凝土桥梁的发展

1866年，美国工程师杰克逊首次将预应力技术应用于混凝土结构。为解决混凝土收缩徐变产生的预应力损失的问题，1908年美国的斯坦纳建议，在混凝土收缩徐变发生以后再张拉预应力筋，以减少预应力损失。1925年美国的狄尔则首次采用带有涂层的预应力筋来避免混凝土与预应力筋之间的粘结，待混凝土结硬后张拉预应力筋。1928年法国工程师弗莱西奈指出，预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。1938年德国霍友研制成功依靠高强钢丝与混凝土之间的粘结力不靠专用锚具传力的先张法预应力工艺。1939年弗莱西奈研制成功锚固钢丝束的弗氏锥形锚具及双作用千斤顶。1940年比利时的麦尼尔研制了一次可张拉两根钢丝的麦氏锚具。二战后，1950年FIP成立促进了世界各国预应力技术发展。

国内预应力混凝土桥梁的发展

20世纪50年代，我国在修建大量小跨径钢筋混凝土梁桥的同时，就开始对预应力混凝土进行了研究与试验。1956年在公路上建成了第一座跨径20米的预应力混凝土简支梁桥。随后，预应力混凝土简支梁在公路上获得广泛应用，并提出了装配式预应力混凝土简支梁桥的系列标准设计，最大跨径达40m。20世纪60年代中期，我国首次采用了先进的悬臂施工方法，结合结构的悬臂体系建成了第一座T 形刚构桥，为我国修建大跨度预应力桥梁提供了成功的经验，开拓了发展的前景。20世纪70年代后，在桥梁的建设上，各种体系的预应力混凝土桥获得了迅猛的发展。其中各国应用最多的预应力混凝土连续梁桥在我国开始新建。并掌握了各种先进的施工方法与技术，如顶

推法、移动模架法、逐跨架设法等。进入20世纪80年代，用悬臂施工的大跨径连续梁桥也获得了迅速的发展。与此同时，我国也开始了预应力混凝土斜拉桥、悬索桥的设计和建造。在现代桥梁中，70%以上的桥梁结构都采用了预应力技术。这些新的桥梁结构体系和施工方法都离不开预应力技术。

由于预应力形成了一系列新的桥梁结构体系：1预应力梁桥2预应力刚构桥，日本岩大桥3预应力拱桥，万县长江公路大桥4预应力斜拉桥，夷陵长江大桥5预应力悬索桥，美国金门大桥。

预应力技术一直都在桥梁工程里应用，可以说，没有预应力，桥梁工程的发展将寸步难行！由于预应力混凝土的耐久性、强度和经济型，在未来的海洋开发中它将发挥特别重要作用，预应力混凝土还将进一步为已建工程的修复、加固、加层和改造，甚至拆除，发挥其独特的作用。

大跨度预应力混凝土桥梁的新发展：1）发展大吨位的锚固张拉体系，避免配筋过多而增大箱梁构造尺寸。否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层叠置，使施工质量难以提高。2）在一切适宜的桥址，建造墩梁固结的连续-刚构体系3）充分发挥三向预应力的优点，对采用悬臂梁顶板的单箱截面，可节约材料减轻自重，又可充分利用悬臂梁方法的特点加快施工进度。

参考文献

1 现代桥梁预应力结构第2版朱尔玉编著

2 结构设计原理第2版叶见曙主编