童 琪 郭志奇

1 折線預(yù)應(yīng)力筋先張法在橋梁工程的應(yīng)用情況回顧及現(xiàn)狀

先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，以其在設(shè)計(jì)，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。其中大多為直線預(yù)應(yīng)力筋先張法，由于結(jié)構(gòu)受力的限制，主要用于20 m以下的中小跨徑橋梁。例如，交通部最新的先張法空心板通用圖的最大跨徑就是20 m。在國(guó)外先張法預(yù)應(yīng)力橋梁，由于采用折線預(yù)應(yīng)力筋，跨徑可達(dá)到40 m，而且在設(shè)計(jì)施工方面已形成標(biāo)準(zhǔn)化。

對(duì)于20 m以上跨徑的如30 m，40 m甚至50 m跨徑的先張法橋梁，在我國(guó)也得到了一定的發(fā)展和應(yīng)用，由于在鐵路橋梁的建設(shè)中，比較規(guī)范的采用了折線預(yù)應(yīng)力筋先張法橋梁，比如在青藏鐵路的24 m簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)。在公路交通方面，也有了一定的發(fā)展，淮河大橋35 m折線布束先張法箱梁等?？傊?，折線布束先張法橋梁，在鐵路橋梁中的應(yīng)用已成熟，但在公路橋梁，則處于起步階段，尤其對(duì)于其標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，尚屬于空白階段。

2 折線布束先張法的特點(diǎn)分析

2.1 與后張法比較

從結(jié)構(gòu)受力方面講，由于不使用預(yù)應(yīng)力管道，減少了預(yù)應(yīng)力的摩阻損失，增加了有效預(yù)應(yīng)力，在一定程度上減少了預(yù)應(yīng)力鋼束的用量。結(jié)構(gòu)的耐久性比較好，盡管目前后張法施工比較成熟，但是后張法施工中經(jīng)常出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力鋼束管道堵孔、壓漿不實(shí)，可能造成的鋼索腐蝕，降低了結(jié)構(gòu)使用的耐久性。而對(duì)于先張法而言，預(yù)應(yīng)力筋和混凝土間的粘結(jié)缺陷降低到最小程度，鋼筋與混凝土的粘結(jié)可靠性優(yōu)于后張結(jié)構(gòu)。在工程造價(jià)方面，節(jié)省了預(yù)應(yīng)力錨具、管道，減少了施工工序。雖然先張法需要張拉臺(tái)座，但考慮到規(guī)模使用的效應(yīng)，這部分成本很低，據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)30 m跨徑預(yù)制梁而言，先張法相對(duì)于后張法可節(jié)省約8%～12%的成本。

2.2 與直線預(yù)應(yīng)力先張法比較

相對(duì)于直線預(yù)應(yīng)力先張法，折線布束先張法有以下優(yōu)點(diǎn):

1)預(yù)應(yīng)力筋線形與構(gòu)件的實(shí)際彎矩包絡(luò)圖更為匹配;相應(yīng)于直線配束梁，折線形能夠有效降低梁端的主拉應(yīng)力，改善結(jié)構(gòu)的受力性能。2)預(yù)應(yīng)力筋彎起后，還會(huì)在構(gòu)件中產(chǎn)生豎向預(yù)應(yīng)力，有利于提高構(gòu)件的抗剪性能。3)由于部分預(yù)應(yīng)力筋的彎起，和全梁直線形預(yù)應(yīng)力筋相比，構(gòu)件產(chǎn)生的反拱程度會(huì)減小，有利于其長(zhǎng)期變形的控制。4)折線布束由于在結(jié)構(gòu)受力上存在以上優(yōu)點(diǎn)，其適用的跨度范圍不再局限于20 m以下，對(duì)于20 m～40 m跨徑的裝配式橋梁有著良好的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然折線預(yù)應(yīng)力先張法比直線先張法增加了預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置，增加了施工的復(fù)雜性，但以上所述優(yōu)點(diǎn)，大大擴(kuò)展了先張法橋梁適用跨徑。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

本項(xiàng)目位于寒冷地區(qū)，橋梁主要以裝配式預(yù)制橋梁為主，綜合考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，造價(jià)等方面的因素后，選定跨徑30 m T形梁為上部結(jié)構(gòu)，在考慮寒冷地區(qū)耐久性的設(shè)計(jì)要求和施工限制后，上部結(jié)構(gòu)決定采用折線布束先張法T梁，預(yù)應(yīng)力布置的立面和斷面圖見(jiàn)圖1。

預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算是折線布束先張法設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，折線布束靠預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向器來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向器是先張法折線形預(yù)應(yīng)力混凝土梁的關(guān)鍵組成部分，預(yù)應(yīng)力鋼絞線在轉(zhuǎn)向器處的摩阻損失在整個(gè)先張法預(yù)應(yīng)力損失中占有重要部分，因此準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)應(yīng)力的摩阻損失是預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算的關(guān)鍵。鋼絞線彎折角度α越大，摩阻損失的值也越大，大致與 σconsinα成正比。根據(jù)一些工程實(shí)例應(yīng)用建議，計(jì)算時(shí)采用公式σ=0.3σconsinα計(jì)算摩阻損失。

對(duì)于預(yù)制梁的斷面尺寸和相關(guān)構(gòu)造措施，也有自己的特點(diǎn)。由于取消了錨墊板，所以梁端的截面尺寸可以不變寬;預(yù)應(yīng)力筋分散布置，端部的加強(qiáng)鋼筋可以不設(shè);由于預(yù)應(yīng)力筋在跨中盡量貼近梁底，所以下馬蹄的尺寸應(yīng)適當(dāng)增大。

4 相關(guān)問(wèn)題探討

1)折線布束先張法由于預(yù)應(yīng)力筋是分散布置，為滿足鋼束之間的距離，對(duì)于超過(guò)40 m跨徑的橋梁而言，其腹板尺寸增加較大，從而降低了其經(jīng)濟(jì)性能，所以折線布束先張法的適用跨徑建議為20 m～40 m之間。

2)預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向器是實(shí)現(xiàn)折線布束的關(guān)鍵裝置，關(guān)系到結(jié)構(gòu)受力和施工的難易程度及造價(jià)，現(xiàn)階段轉(zhuǎn)向器的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化程度不夠，不同的項(xiàng)目有不同的構(gòu)造。應(yīng)加大這方面的試驗(yàn)研究，并制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。

3)由于折線布束先張法橋梁的應(yīng)用存在較大的潛力，應(yīng)加大這方面的標(biāo)準(zhǔn)化研究，在設(shè)計(jì)和施工方面制定相關(guān)的規(guī)范規(guī)程，編制標(biāo)準(zhǔn)化跨徑的圖集，從而推廣其應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)折線布束先張法橋梁發(fā)展應(yīng)用的回顧，分別與后張法和直線布束預(yù)應(yīng)力橋梁對(duì)比，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，提出了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，最后對(duì)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討，提出了折線布束先張法預(yù)應(yīng)力橋梁發(fā)展的相關(guān)建議。

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