王京來

（江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

0 引言

近十多年來，我國橋梁工程建設(shè)取得了舉世矚目的成就，在設(shè)計、施工、防災(zāi)、管理維護(hù)與材料等技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，比如蘇通大橋、武漢天興洲長江大橋、南京大勝關(guān)長江大橋、山東膠州灣大橋、馬鞍山長江大橋等，以其獨(dú)有的橋梁設(shè)計、建造、科研等成就，獲得了大眾的高度認(rèn)可。尤其是在2018 年10月24 日開通了的港珠澳大橋，以其超大的建筑規(guī)模、空前的施工難度以及頂尖的建造技術(shù)而聞名全球，彰顯了我國橋梁建設(shè)的實力。但是，近年來橋梁工程面臨不確定性因素多、服役環(huán)境復(fù)雜嚴(yán)酷、施工難度大等難題，對未來我國橋梁工程建設(shè)提出了新挑戰(zhàn)。

1 橋梁混凝土性能研究的必要性

混凝土是現(xiàn)代橋梁工程的重要建筑材料。在橋梁工程建設(shè)中，混凝土廣泛應(yīng)用于橋梁索塔、梁體、墩身與承臺等結(jié)構(gòu)部位。隨著我國橋梁結(jié)構(gòu)朝著超長、大跨、深水等方向發(fā)展，橋梁工程亟需面向工程需求的混凝土新技術(shù)。研究橋梁混凝土性能的必要性，主要是：①現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)中混凝土開裂現(xiàn)象普遍。錨固區(qū)和索塔根部因應(yīng)力集中易導(dǎo)致開裂；承臺與墩柱等大體積結(jié)構(gòu)，截面尺寸大導(dǎo)致混凝土水化溫升開裂風(fēng)險高；箱梁、T 梁、組合梁等薄壁結(jié)構(gòu)具有較大的表體比，因施工后養(yǎng)護(hù)難、水分散失快，導(dǎo)致較大的干燥收縮開裂風(fēng)險。②橋梁索塔及超高索塔的混凝土泵送，梁體、墩身與承臺的施工，均要求混凝土工作性能須具備大流動性、高流動性保持與低粘度的技術(shù)特征，避免工作性能不足導(dǎo)致的橋梁施工進(jìn)度與質(zhì)量問題。③現(xiàn)階段組合梁結(jié)構(gòu)所采用傳統(tǒng)混凝土存在自重偏大，抗拉強(qiáng)度低、應(yīng)變小等缺陷,導(dǎo)致負(fù)彎矩區(qū)混凝土破壞現(xiàn)象頻發(fā)，已成為大型橋梁建造的世界性難題。④未來橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命更長(120 年以上)、服役環(huán)境日趨復(fù)雜嚴(yán)酷(荷載作用、氯鹽侵入、鋼筋銹蝕、凍融破壞、化學(xué)腐蝕等)、施工環(huán)境更惡劣(大風(fēng)、海浪、深水、高溫等)、施工質(zhì)量控制難度大(優(yōu)質(zhì)砂石骨料缺乏、礦物外加劑品質(zhì)不穩(wěn)定等)，因此未來橋梁工程鋼筋混凝土因耐久性失效破壞的風(fēng)險更高?？傊?，圍繞橋梁工程發(fā)展需求來研究混凝土性能，是實現(xiàn)我國橋梁強(qiáng)國的必由之路、很有必要。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁內(nèi)力、張拉的分析

2.1 預(yù)應(yīng)力設(shè)計中的內(nèi)力

預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計目的，是運(yùn)用力學(xué)原理科學(xué)、合理增加橋梁負(fù)重（承載力），通過運(yùn)用橋梁頂板，鋼索進(jìn)行分力使其達(dá)到能在允許范圍內(nèi)滿足使用的目的。但是，在實際建設(shè)中，雖然橋梁的設(shè)計要有科學(xué)依據(jù)，但是理論上所得到的預(yù)應(yīng)力，有時并不能完全代表實際橋梁所需要的理想狀態(tài)，往往無法避免受到自然（振動、風(fēng)力、溫度等）的影響，尤其是橋梁外部天氣溫度的熱脹冷縮因素，對橋梁材料影響較大，從而導(dǎo)致橋梁的變形或引起內(nèi)力變化。溫度應(yīng)力有可能造成橋梁的支點或者橋面中的跨度出現(xiàn)裂縫，時間一長腹板和底板在溫度的影響和作用下建橋的混凝土容易形成裂縫。所以，需要注意的問題：

2.1.1 縱向預(yù)應(yīng)力筋在橋梁中的分布

橋梁理論與實踐均表明，縱向預(yù)應(yīng)力筋在橋梁中具有重要作用。橋梁的縱向預(yù)應(yīng)力，主要是在材料的使用和施工上體現(xiàn)，采用一系列的方法例如布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，將箱部的受力情況進(jìn)行分離，或者將邊跨箱梁端部腹板的箍筋的密度加大，使其更加密實，從而直徑就會放大，這些預(yù)應(yīng)力的運(yùn)用對于克服斜向裂紋十分有效。斜向裂紋一向是威脅橋梁時用的問題，特殊高科技材料的使用，如碳纖維高分子從細(xì)小的方面防止了此類問題的出現(xiàn)。

通常，在建造時采取直線束方案的設(shè)計和采用能達(dá)到理想效果，其設(shè)計理念是為了使預(yù)應(yīng)力可以將力均勻的分布在橋梁的全斷面上，這樣一來就分流各方向的承壓力，從而克服經(jīng)常困擾橋梁設(shè)計的剪應(yīng)力。還有要控制橋面的腹板內(nèi)布置一些向下的彎束，使其重量在可控制的范圍內(nèi)。同時，也將邊跨線澆筑的部短的腹板中布置同樣的彎束，保證向橋梁提供預(yù)剪力。縱向預(yù)應(yīng)力筋可以制約橋梁橫截面上水平力的拉力，減緩由懸臂直接承擔(dān)車輛，從而延長其使用壽命。

2.1.2 板橋模式

當(dāng)前，從結(jié)構(gòu)形式和經(jīng)濟(jì)成本等角度進(jìn)行考慮，選擇建造輕便式橋梁獲得了廣泛的認(rèn)可。橋梁理論與實踐也表明，預(yù)應(yīng)力對于保障板橋模式的橋梁品質(zhì)具有重要作用，可以在極限的負(fù)荷承載情況下，遏制混凝土的壓縮變形，均衡張拉力的分布，以保障車輛行駛的暢通，比普通的材料優(yōu)勢更突出。

在江蘇某板橋模式的橋梁項目中，發(fā)現(xiàn)其承載力不能滿足實際要求，在經(jīng)過一定的反復(fù)測試及分析研究后，采用混凝土板橋橋梁探測儀的科學(xué)計算，且對橋中心的承載極限全過程分析，采用一種叫做碳纖維布的材料,對普通混凝土建造的空心模板橋梁進(jìn)行加固，結(jié)果表明，使其高強(qiáng)度的性能得到了充分的發(fā)揮，從各個方向減輕了混凝土空心板的受力，延緩了橋梁的裂縫產(chǎn)生，從而延長橋梁的使用壽命。

2.2 張拉工作的施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)，是預(yù)應(yīng)力橋梁最具特點的技術(shù)之一，該技術(shù)是指在構(gòu)件投入視同前，提前對其進(jìn)行拉力的施加，使其產(chǎn)生一定的變形，這樣在構(gòu)件真正投入到使用時，可以為其額外承受一定重量的負(fù)荷，從而達(dá)到了增加橋梁承受能力的目的。這項工作是預(yù)應(yīng)力橋梁的工程結(jié)束后橋梁整體安全質(zhì)量的重要保證，直接影響其使用壽命。

①在進(jìn)行拉張工作前，一定要做好相關(guān)的檢查和清理工作，確保相關(guān)材料和設(shè)備滿足施工的要求，并對不合格材料進(jìn)行替換調(diào)整。為確保預(yù)應(yīng)力橋梁的施工質(zhì)量，在拉張工作進(jìn)行過程中，一定要確保工作人員運(yùn)用科學(xué)合理的方法和熟練的技術(shù)進(jìn)行拉張工作，并嚴(yán)格監(jiān)管，從而保證拉張工作的順利進(jìn)行。②在張拉過程中要合理分配并控制各級張力，同時進(jìn)行精確記錄，目的是保證鋼束處于繃緊的狀態(tài)，錨具與千斤頂處在同一水平面上，要保障鋼束中每根鋼絞線受到的拉力大小，接近且均衡以避免鋼絞線互相纏繞。同時，在張拉過程中，一旦相關(guān)設(shè)備或者施工材料出現(xiàn)問題，一定要及時查看找出問題所在，并及時補(bǔ)救，對于不確定、沒把握的重點部位或者問題，要有意識地進(jìn)行反復(fù)檢查、分析實際情況，針對相關(guān)問題進(jìn)行有效預(yù)防。

3 結(jié)束語

本文以上提到的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在當(dāng)前橋梁建設(shè)應(yīng)用很普遍，譬如斜拉橋、連續(xù)梁橋式等類型。實踐表明，預(yù)應(yīng)力是一種為了避免橋梁中的裂縫的出現(xiàn)，運(yùn)用高強(qiáng)度鋼筋及混凝土，施加外力后使各部件受力減小的科學(xué)防護(hù)手段。在實際施工中：一方面，我們應(yīng)根據(jù)建筑地具體情況因地制宜進(jìn)行選擇橋梁種類，另一方面，應(yīng)注意避免過度講求橋身輕便、造價低的橋梁結(jié)構(gòu)。

總之，橋梁工程是連接空間、區(qū)域的重要紐帶，是交通基礎(chǔ)建設(shè)中的控制性節(jié)點工程。預(yù)應(yīng)力的使用增加了橋梁材料質(zhì)量，有效減輕橋面的承壓力，改變預(yù)應(yīng)力橋梁的微觀結(jié)構(gòu)，使受力更加科學(xué)合理，具有更加良好的抗壓性，還可大大提高橋梁各部件的使用壽命，值得進(jìn)一步應(yīng)用實踐。