劉 俊，姜全成

(1.上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海200093；2.山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是后張預(yù)應(yīng)力體系的重要分支之一，因自重輕、摩阻損失小、預(yù)應(yīng)力筋維護(hù)方便、施工質(zhì)量可控制性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用［1］。目前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中主要應(yīng)用于大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋和橋梁加固［2］。

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是指預(yù)應(yīng)力筋位于梁體截面外，并通過(guò)錨具及轉(zhuǎn)向塊對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的一種結(jié)構(gòu)體系。與傳統(tǒng)的將預(yù)應(yīng)力筋布置于混凝土截面內(nèi)的后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比，體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有：

(1)由于在構(gòu)件中不設(shè)預(yù)埋孔道，可使腹板厚度減薄從而減輕結(jié)構(gòu)自重。

(2)梁體混凝土灌注無(wú)管道阻礙，易保證質(zhì)量，從而可提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

(3)可方便地檢測(cè)預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕程度，必要時(shí)可更換預(yù)應(yīng)力筋。

(4)無(wú)制孔、壓漿等工序，結(jié)合逐跨施工法及懸臂施工法，施工速度快，綜合效益好。

(5)當(dāng)體外預(yù)應(yīng)力用于既有橋梁加固時(shí)，可以較明顯地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和改善結(jié)構(gòu)的使用性能，同時(shí)對(duì)橋下凈空幾乎無(wú)影響，并且施工時(shí)可最大限度地減少對(duì)車輛交通的干擾［3］。

2 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的配束方式

目前大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋通常采用的配束方式有三種，分別為：

(1)Ⅰ期懸臂施工束主要承擔(dān)施工期及運(yùn)營(yíng)期的負(fù)彎矩；Ⅱ期底板束用于成橋正彎矩。頂板束有一定程度的下彎，底板束基本為直束。其成橋運(yùn)營(yíng)期間的抗剪主要由配置在腹板內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力筋來(lái)承擔(dān)，頂板鋼束的下彎是在實(shí)踐基礎(chǔ)上對(duì)全直束配置方法的改進(jìn)。

(2)20世紀(jì)70～80年代預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋常用的配束形式，是設(shè)置了大量的板下彎束以及底板上彎束。這種配束形式的出現(xiàn)與當(dāng)時(shí)的預(yù)應(yīng)力工藝有關(guān)系。由于采用的預(yù)應(yīng)力筋多為小直徑，故預(yù)應(yīng)力筋能在腹板內(nèi)相互交叉而不致產(chǎn)生干擾。

(3)另一種已經(jīng)在實(shí)踐中采用的配束方法，其預(yù)應(yīng)力鋼束全部采用直束形式，即基本上錨于箱梁頂部沒(méi)有下彎。這種方法使施工時(shí)腹板混凝土澆筑更簡(jiǎn)便，采用三向預(yù)應(yīng)力體系。雖然這種方法在理論上可行，但是截面的剪切抗裂對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力的依賴程度非常高，而由于豎向預(yù)應(yīng)力筋通常較短，有效預(yù)應(yīng)力不易保證，采用這種全直束的已建橋梁中會(huì)存在不同程度的混凝土開(kāi)裂問(wèn)題。

3 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的體內(nèi)、體外混合配束方式

近年來(lái)，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)及體系在我國(guó)得到迅速發(fā)展并日趨成熟，其力學(xué)性能、彈性階段與極限階段的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法已有較深入研究。在連續(xù)剛構(gòu)橋中應(yīng)用體內(nèi)、體外混合配束的方法，不但能采用高效、耐久性能好的體外預(yù)應(yīng)力鋼束，還可以發(fā)展出能夠?yàn)榇罂鐝竭B續(xù)剛構(gòu)橋提供更為可靠抗剪需要的配束方法［4］。這種配束方式的特點(diǎn)是：(1)Ⅰ期體內(nèi)鋼束豎彎加大，但數(shù)量減少；(2)Ⅱ期體內(nèi)鋼束采用上彎到頂板錨固的形式以在正彎矩區(qū)段提供豎向分力；(3)成橋鋼束采用大直徑的體外束，施工簡(jiǎn)易，且同時(shí)提供可靠的豎向分力；(4)不設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。這樣，墩頂及負(fù)彎矩區(qū)段由下彎Ⅰ期束與體外束共同提供預(yù)剪力，正彎矩區(qū)段由Ⅱ期體內(nèi)上彎束提供預(yù)剪力。從而，可以由可靠的縱向預(yù)應(yīng)力筋提供全橋預(yù)剪力，減小剪應(yīng)力及主拉應(yīng)力。這種配束方法還具有體外束的以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以減少大量穿束和灌漿的繁雜工藝；(2)體外束可檢測(cè)、可更換，具有更好的耐久性保證［5］。

4 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展方向

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展主要依賴于預(yù)應(yīng)力材料的進(jìn)步和 設(shè)計(jì)理論的完善?；炷料蚋邚?qiáng)和高性能方向發(fā)展；預(yù)應(yīng)力筋向高強(qiáng)、低松弛、耐腐蝕方向發(fā)展(近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的纖維加勁塑料(FRP)預(yù)應(yīng)力筋，將是一個(gè)重要的發(fā)展方向)；預(yù)應(yīng)力錨具和張拉設(shè)備向大噸位、高精度方向發(fā)展［6］。

5 結(jié)束語(yǔ)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系由于具有許多優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展與應(yīng)用已成為現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)技術(shù)的重大發(fā)展和新技術(shù)標(biāo)志之一。體外預(yù)應(yīng)力的適用性非常廣泛，除了可用于建筑結(jié)構(gòu)的維修與加固、橋梁結(jié)構(gòu)的維修與加固外，還可以應(yīng)用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)和各種橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)建成的超大跨度的建筑與橋梁結(jié)構(gòu)，與同等跨度的鋼結(jié)構(gòu)比較，成本大大降低，耐久性顯著提高，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。隨著體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不斷進(jìn)步，它必將在未來(lái)的橋梁工程中發(fā)揮更大的作用。