预应力混凝土桥梁的现状与发展

预应力混凝土桥梁的现状与发展

作者：徐盛龙

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2011年第03期

摘要：近年来我国在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展，不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。本文从组成混凝土的材料，张拉技术和施工方法及结构抗震性能上的发展状况来进行阐述，提出了提高预应力混凝土工艺水平的建议。探讨了预应力混凝土发展现状及前景。

关键词：桥梁预应力混凝土钢材施工工艺抗震性能

0 引言

改革开放以来，我国公路事业，特别是高等级公路建设取得了举世瞩目的成果，尤其是近年以来加快公路建设为重点的交通基础建设，使公路建设事业翻开了新的篇章。公路桥梁建设技术水平迈进了世界先进行列，高速公路里程迅猛增长，路网水平不断提高，公路运输对推动国民经济发展的服务功能、拉动能力不断增强。公路发展已成为国家经济发展中重要的组成部分。普通结构的大中型预应力混凝土桥梁已经在全国范围普及，为了适应高速公路平面线性的高标准要求，斜桥、弯桥、坡桥或同时皆有斜弯坡的桥梁比例普遍增多。预应力混凝土桥梁的施工技术得到了广泛的推广，更普遍地采用先进技术、先进设备，新工艺新技术新材料，使我国桥梁建设水平普遍提高一个新的台阶。我国地大物博，人口众多，矿产资源丰富，随着我国加入世贸组织，与国际经济市场接轨，必将对交通运输事业提出更高的要求，公路桥梁建设也必将会有更加广阔的前景。

1 预应力混凝土桥梁的材料

预应力混凝土结构由于其具有能充分利用材料的高强度性能，有效防止混凝土裂缝，减轻结构自重，增大桥梁跨径，刚度大行车舒适等优点，在公路桥梁上得到普遍的应用。尤其对于大跨度和重荷载结构以及不允许开裂的结构中被广泛的应用。

1.1 混凝土从我国已建成的预应力混凝土桥梁来看，大多都采用40~50混凝土，进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土，并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增加，为减少桥梁结构的自重，混凝土逐渐向高强，轻质方向发展。日本早在70年代采用80混凝土修建了几座跨径为45的简支预应力混凝土铁路桥，德国在主跨136的富林格尔桥上采用了轻质混凝土。我国目前在高强，轻质混凝土方面已经有所成就。作为混凝土的改性材料，微硅粉高强混

凝土具有易浇注，整体密实，长期稳定及强度高等特点，可提高建筑的内在质量，在桥梁建筑市场上具有极大的推广应用价值。

1.2 钢材目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝，钢绞线及高强度粗钢筋三大类。桥梁上使用的预应力钢材一直在朝着高强度，低松弛，大直径的方向发展。80年代中期以前，我国的预应力钢材的性能比国际上落后较多，近20年差距逐渐缩小。预应力钢材的生产过程由于工厂的不断改进而成为性能更好，更经济的材料。为提高效率，近年来，材料强度有所增加，但在某些情况下，强度的增长是以降低材料的延性与韧性为代价的。强度较高的预应力钢材，有时会增加氢的应力腐蚀的危险。这些不利的特性应予以重视。新型材料如纤维增强塑料，过去主要用于航天和航空工业，现已进入建筑工业。采用这些材料主要由于下列优点：在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性，重量轻，高强度和无磁性等性能。

2 预应力

大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺。对于采用悬浇施工的桥梁，每一循环预应力束数可大大减少，且通过预应力束平弯使锚点位置在断面上的布置固定，大大节省了穿束，张拉，压浆等工序所用的时间，从而加快施工进度。另外采用大吨位预应力束，布束容易，经合理选择后可以做到因不易布束而加大结构尺寸，造成材料浪费，可减少繁杂的锚固齿块，便于简化模板，加快工期。无粘结预应力筋是指带润滑防锈涂层的后张预应力筋，施工时这种预应力筋可以和普通钢筋一样直接安装在模板中。无粘结预应力筋无需预留孔道，后期穿束，压浆等工序并可节省材料，加快施工进度。因此具有施工简便，施工效率高等优点。但其强度和刚度与相应的有粘结预应力筋相比稍低。从耐久性能看，应对其防锈及认真处理锚具封端。有粘结预应力筋由于压浆工艺问题也存在耐久性问题，预应力管道压浆往往存在压浆不满或不密实等问题，由此可能导致的预应力筋锈蚀问题不容忽视。

在我国无粘结预应力筋在大跨径桥梁上的应用正日益增加。无粘结筋因其自身的优点将会越来越受到重视，但关于其强度和耐久性问题仍然需要进一步加强研究，不断完善。

3 预应力混凝土施工工艺

施工工艺预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的，施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工，其跨度一般在40以内，且施工周期长，施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后，预应力连续梁桥得以迅速发展，其跨越能力达200以上，适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零，施工简便，拼装工期短，速度快，特别对于多跨长联桥（跨度在100以内）是一种效率高而且经济的施工方法。预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。

4 预应力混凝土抗震性能

预应力混凝土结构抗震问题当前国际混凝土结构工程界对预应力混凝土结构的抗震问题给予了重视。日本在1995年神户大阪地震之后，结合混凝土结构（包括预应力混凝土结构）在地震中的实际表现进行了调查并作了大量研究工作，其它国家也作了不少研究工作。研究表明预应力结构在地震区是能够应用的，和普通钢筋混凝土结构一样，需要的是合理的设计和施工。采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构可提高结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构，可以提高结构抵抗水平荷载的能力，并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下，预制的预应力混凝土结构会发生屈服，产生塑性铰，提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏，因而具有良好抗震性能。

5 预应力混凝土发展

为适应我国经济的发展，缓解交通问题给人们生产生活带来的不便，预应力混凝土结构的应用范围将更加广阔，因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相比，我们预应力混凝土工程的研究相对落后。设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要进行新技术开发研究，并做好设计和施工之间的联系，以提高我国的预应力技术水平。

参考文献：

[1]《21世纪世界桥梁工程的展望》.项海帆.土木工程学报2000.

[2]《桥梁工程的宏伟发展前景——桥梁漫笔》.项海帆.北京中国铁道出版社，1997.

[3]中国公路学会桥梁与结构工程学会.《中国公路学会桥梁与结构工程学会论文集》，人民交通出版社，2001.

[4]《黑龙江省建设行业专家委员会论文集》，2003.

[5]《21世纪土木工程实用技术丛书——新型预应力混凝土结构》.宋玉普，机械工业出版社，2006.