橋梁預應力混凝土現狀與發(fā)展論文
簡(jiǎn)介： 本文從組成混凝土的材料，張拉技術(shù)和施工方法及結構抗震性能上的發(fā)展狀況來(lái)進(jìn)行闡述,提出了提高預應力混凝土工藝水平的建議.
關(guān)鍵字：混凝土 鋼材 施工工藝 抗震性能
引言
預應力混凝土是在第二次世界大戰后迫切要求恢復戰爭創(chuàng )傷，從西歐迅速發(fā)展起來(lái)的。半個(gè)多世紀以來(lái),從理論，材料，工藝到土建工程中的應用,都取得了巨大的發(fā)展。尤其是隨著(zhù)部分預應力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉與開(kāi)裂的約束,大大擴展了它的應用范圍。目前預應力混凝土已成為國內外土建工程最主要的一種結構材料,而且預應力技術(shù)已擴大應用到型鋼，磚，石，木等各種結構材料,并用以處理結構設計，施工中用常規技術(shù)難以解決的各種疑難問(wèn)題。我國預應力混凝土的起步比西歐大約晚10年,但發(fā)展迅速,應用數量龐大。我國近年來(lái)在土木工程投資方面，建設規模方面均居世界前列。在混凝土工程技術(shù)，預應力技術(shù)應用方面取得了巨大進(jìn)步。近來(lái)二三十年來(lái),我國預應力混凝土橋梁發(fā)展很快,無(wú)論在橋型，跨度以及施工方法與技術(shù)方面都有突破性發(fā)展,不少預應力混凝土橋梁的修建技術(shù)已達到國際先進(jìn)水平。本文著(zhù)重從其組成材料和特性上探討預應力混凝土發(fā)展現狀及前景。
混凝土
從我國已建成的預應力混凝土橋梁來(lái)看,大多都采用40~50混凝土,進(jìn)而采用減水劑等添加劑制備塑性混凝土,并發(fā)展了泵送混凝土工藝。隨著(zhù)橋梁跨度的增加,為減少橋梁結構的自重,混凝土逐漸向高強，輕質(zhì)方向發(fā)展。日本早在70年代采用80混凝土修建了幾座跨徑為45的簡(jiǎn)支預應力混凝土鐵路橋,德國在主跨136的富林格爾橋上采用了輕質(zhì)混凝土。我國目前在高強，輕質(zhì)混凝土方面已經(jīng)有所成就。如建設中的重慶大佛寺長(cháng)江大橋,是一座主跨450米的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋。由重慶大佛寺長(cháng)江大橋試驗忠心研制成功的60微硅粉高強混凝土首次在該橋主梁澆注使用。作為混凝土的改性材料,微硅粉高強混凝土具有易澆注，整體密實(shí)，長(cháng)期穩定及強度高等特點(diǎn),可提高建筑的內在質(zhì)量,在橋梁建筑市場(chǎng)上具有極大的推廣應用價(jià)值。
鋼材
目前使用的預應力鋼材主要有高強鋼絲，鋼絞線(xiàn)及高強度粗鋼筋三大類(lèi)。橋梁上使用的預應力鋼材一直在朝著(zhù)高強度，低松弛，大直徑的方向發(fā)展。80年代中期以前,我國的預應力鋼材的性能比國際上落后較多,近20年差距逐漸縮小。預應力鋼材的生產(chǎn)過(guò)程由于工廠(chǎng)的不斷改進(jìn)而成為性能更好，更經(jīng)濟的材料。為提高效率,近年來(lái),材料強度有所增加,但在某些情況下,強度的增長(cháng)是以降低材料的延性與韌性為代價(jià)的。強度較高的預應力鋼材,有時(shí)會(huì )增加氫的應力腐蝕的危險。這些不利的特性應予以重視。新型材料如纖維增強塑料,過(guò)去主要用于航天和航空工業(yè),現已進(jìn)入建筑工業(yè)。采用這些材料主要由于下列優(yōu)點(diǎn):在各種環(huán)境下具有耐久和抗腐蝕的特性,重量輕,高強度和無(wú)磁性等性能。纖維增強塑料可用作預應力與非預應力材料。這些材料具有線(xiàn)彈性的`應力-應變關(guān)系,直到拉斷。它們的性能與鋼筋和預應力鋼材性能不同,還需要采用新的設計方法。自從1939年法國首創(chuàng )式體系與比利時(shí)首創(chuàng )體系后,預應力技術(shù)實(shí)現了從先張到后張的進(jìn)步,為各種大跨預應力結構的發(fā)展開(kāi)辟了道路。預應力錨具與所錨固的預應力筋相對應,分為粗鋼筋錨具，鋼絲束錨具及鋼絞線(xiàn)錨具3類(lèi)。近年來(lái)用于鋼絞線(xiàn)錨固的群錨體系,被廣泛采用。隨著(zhù)質(zhì)量地不斷提高,其錨固性能也越來(lái)越好。使用時(shí)可根據需要由多根鋼絞線(xiàn)組成一束,整束張拉,國內目前已發(fā)展到1200。大噸位預應力鋼束的采用大大簡(jiǎn)化了后張拉工藝。對于采用懸澆施工的橋梁,每一循環(huán)預應力束數可大大減少,且通過(guò)預應力束平彎使錨點(diǎn)位置在斷面上的布置固定,大大節省了穿束，張拉，壓漿等工序所用的時(shí)間,從而加快施工進(jìn)度。另外采用大噸位預應力束,布束容易,經(jīng)合理選擇后可以做到因不易布束而加大結構尺寸,造成材料浪費,可減少繁雜的錨固齒塊,便于簡(jiǎn)化模板,加快工期。無(wú)粘結預應力筋是指帶潤滑防銹涂層的后張預應力筋,施工時(shí)這種預應力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無(wú)粘結預應力筋無(wú)需預留孔道，后期穿束，壓漿等工序并可節省材料，加快施工進(jìn)度。因此具有施工簡(jiǎn)便，施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。但其強度和剛度與相應的有粘結預應力筋相比稍低。從耐久性能看,應對其防銹及認真處理錨具封端。有粘結預應力筋由于壓漿工藝問(wèn)題也存在耐久性問(wèn)題,預應力管道壓漿往往存在壓漿不滿(mǎn)或不密實(shí)等問(wèn)題,由此可能導致的預應力筋銹蝕問(wèn)題不容忽視。在我國無(wú)粘結預應力筋在大跨徑橋梁上的應用正日益增加。無(wú)粘結筋因其自身的優(yōu)點(diǎn)將會(huì )越來(lái)越受到重視,但關(guān)于其強度和耐久性問(wèn)題仍然需要進(jìn)一步加強研究,不斷完善。體外索在預應力混凝土結構中的使用是近來(lái)建筑工業(yè)發(fā)展的方向之一。用體外預應力的方式修建混凝土橋梁在國際上已有近90年的歷史。但早期因防腐工藝不完善，造價(jià)高等原因,取得的效果并不理想。但自80年代以來(lái),由于技術(shù)的進(jìn)步,體外預應力技術(shù)幾經(jīng)改進(jìn)后,日趨完善,其應用也越來(lái)越多。從預加應力方式來(lái)看,它把絕大部分的預應力鋼束布置在混凝土截面外,通過(guò)錨固端和變向裝置來(lái)傳遞預加應力。該方法不但可以應用于新建結構,還可以用來(lái)加固原有結構。在預應力使用早期,體外預應力筋已被應用于橋梁建設,不過(guò),由于當時(shí)技術(shù)條件的制約,這種方法在20世紀50年代幾乎被人們放棄了�？垢g(纖維增強塑料)索，高性能鋼索以及體外索防護系統的發(fā)展,為體外預應力技術(shù)的再次興起提供了有利的條件。使用體外預應力技術(shù)的橋梁工程具有以下優(yōu)點(diǎn):1)由于板內沒(méi)有安裝管道,減小了板的厚度,從而減輕了橋梁的重量;2)預應力索安裝簡(jiǎn)便;3)易于檢查預應力索,有利于索的養護;4)預應力索的替換或者再次張拉成為可能;5)大大地縮短施工工期,特別是使用預制分段拼裝方法施工的橋梁。體外預應力技術(shù)廣泛應用于混凝土橋梁建設中。并已被用于高速公路和高架鐵路分段預制橋梁建設。體外預應力技術(shù)另一個(gè)極具潛力的用途是對原有混凝土結構進(jìn)行加固與修復。近年來(lái),該技術(shù)已應用于許多新型結構中,其中包括:在大偏心結構設置體外預應力索以提高結構的受力性能,可以被應用于由混凝土翼緣與波形鋼腹板構成的組合結構之中,高性能輕質(zhì)材料的使用減輕了結構的自重。
施工工藝
預應力混凝土橋梁的發(fā)展與施工技術(shù)的發(fā)展是密不可分的,施工技術(shù)水平直接影響橋梁的跨徑，線(xiàn)型，截面形式等。預應力混凝土連續梁在初期大多采用滿(mǎn)布支架法施工,其跨度一般在40以?xún)?且施工周期長(cháng),施工用料多。60年代預應力混凝土橋梁引入懸臂施工法以后,預應力連續梁橋得以迅速發(fā)展,其跨越能力達200以上,適用范圍也不斷擴大。懸臂拼裝法將大跨橋梁化整為零,施工簡(jiǎn)便,拼裝工期短，速度快,特別對于多跨長(cháng)聯(lián)橋(跨度在100以?xún)?是一種效率高而且經(jīng)濟的施工方法。預應力連續梁的施工方法還有頂推法，移動(dòng)模架法，逐孔架設法等。近年來(lái)由烏克蘭的工程師發(fā)明的新型預應力技術(shù)是介于先張拉法和后張拉法之間的工藝。它是在澆搗混凝土尚未凝固的時(shí)候施加預應力,混凝土在壓力的情況下固結。施加這種預應力需要用特殊的可滑動(dòng)的模板及能把壓力傳給混凝土的裝置。它可使同樣配筋率情況下梁的承載力提高25-34%，柱的承載力提高75%,抗裂度不變。該方法已在重達30噸的橋梁結構中使用。
預應力混凝土結構抗震問(wèn)題
當前國際混凝土結構工程界對預應力混凝土結構的抗震問(wèn)題給予了重視。日本在1995年神戶(hù)大阪地震之后,結合混凝土結構(包括預應力混凝土結構)在地震中的實(shí)際表現進(jìn)行了調查并作了大量研究工作,其它國家也作了不少研究工作。研究表明預應力結構在地震區是能夠應用的,和普通鋼筋混凝土結構一樣,需要的是合理的設計和施工。采用豎向預應力加固普通鋼筋混凝土結構可提高結構抗震性能。采用豎向預應力的混凝土結構,可以提高結構抵抗水平荷載的能力,并在地震之后又能很快的復原。在地震作用下,預制的預應力混凝土結構會(huì )發(fā)生屈服,產(chǎn)生塑性鉸,提高整個(gè)結構的延性和耗能能力而避免損壞,因而具有良好抗震性能。
展望
為適應我國經(jīng)濟的發(fā)展,緩解交通問(wèn)題給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)的不便,預應力混凝土結構的應用范圍將更加廣闊,因此我們應加強提高預應力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達國家相比,我們預應力混凝土工程的研究相對落后。憑借我們已有的強大隊伍,和一些單位在預應力技術(shù)推廣應用中的創(chuàng )收實(shí)力完全可以承擔和完成這項重要的科研任務(wù)。同時(shí),設計和施工的分離也是影響我國預應力混凝土結構迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強而有力的預應力混凝土工程公司,承擔重大預應力混凝土工程,并擔負新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究,并做好與設計和施工之間的聯(lián)系,以提高我國的預應力技術(shù)水平。
參考文獻
[1]項海帆.21世紀世界橋梁工程的展望[].土木工程學(xué)報2000,(33):3.
[2]項海帆.橋梁工程的宏偉發(fā)展前景.橋梁漫筆[].北京中國鐵道出版社,1997.
[3]中國公路學(xué)會(huì )橋梁與結構工程學(xué)會(huì ).中國公路學(xué)會(huì )橋梁與結構工程學(xué)會(huì )論文集().北京:人民交通出版社,2001
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