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　　（-航發(fā)建設(shè)公司   李揚-）

　　摘要：在橋梁工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)通過理論技術(shù)、工程檢測、施工工藝等方面形成了一整套的理論體系。本文介紹了預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢、特點以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土連續(xù)梁橋、斜拉橋、橫張混凝土橋梁等橋梁結(jié)構(gòu)中的典型應(yīng)用情況，分析了橋梁工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題，并指出應(yīng)該不斷地積累經(jīng)驗、深入研究，在成熟理論基礎(chǔ)上進(jìn)行工程實踐，以提高解決問題的能力。

　　關(guān)鍵詞：橋梁工程;預(yù)應(yīng)力

　　1 引言

　　隨著我國橋梁工程建設(shè)的不斷發(fā)展，運用于橋梁工程的新技術(shù)、新工藝也在不斷進(jìn)步與發(fā)展。預(yù)應(yīng)力技術(shù)憑借著自身的優(yōu)勢，在理論計算、材料設(shè)備、試驗檢測和施工工藝等方面已經(jīng)形成了一個較為完整的技術(shù)體系。

　　在國外，1886年美國工程師P H Jackson和德國的CEW Doehring先后把預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)，但由于鋼筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮及徐變很快就將所施加的低預(yù)拉應(yīng)力損失掉，直到1928年法國的Eagene Freyssinet首次將高強度鋼絲應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土，才取得成功，并在20世紀(jì)40年代后得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。而我國在20世紀(jì)50年代開始試驗研究預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，先后成功應(yīng)用于隴海線上一座28*23.8m跨新沂河的預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路梁橋和京周公路上一座跨徑為20 m的裝配式后張預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。

　　近年來，隨著政府和社會公眾對于橋梁工程建設(shè)的關(guān)注度越來越高，相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員在原有的施工技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷的提高工藝水平，加強施工材料的質(zhì)量監(jiān)管，以滿足橋梁建設(shè)行業(yè)進(jìn)步的要求。作為一項有著悠久歷史，又不斷創(chuàng)新的技術(shù)——預(yù)應(yīng)力技術(shù)，它在橋梁工程建設(shè)中扮演不可或缺的角色，提高了工程建設(shè)施工的速度和質(zhì)量，簡化了工程施工的結(jié)構(gòu)，給橋梁工程施工建設(shè)帶來了巨大的便捷。

　　2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

　　2.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)含義及優(yōu)勢

　　預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通俗來說就是在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件在沒承受外荷載時，施加預(yù)應(yīng)的壓力在受拉模塊里的鋼筋上，以達(dá)到加強構(gòu)件剛度和延長出現(xiàn)裂縫的時間，從而提高結(jié)構(gòu)的耐久性。因施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)具有強度高、剛度大、抗裂性好等優(yōu)點，從而成為建造大(大型、大跨)、高(高層、高聳)、重(重載)、特(特種)等工程的主要結(jié)構(gòu)形式。20世紀(jì)20年代以來，預(yù)應(yīng)力技術(shù)得以迅速發(fā)展，以高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線及FRP筋為代表的新型預(yù)應(yīng)力材料以及以緩粘結(jié)和橫張預(yù)應(yīng)力技術(shù)為代表的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)已慢慢成為預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展的主流方向。

　　預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅僅能運用于道路橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)，還能運用于路橋加固維修，對山體和邊坡之類的地段進(jìn)行錨固的加強，以及頂推施工等橋梁建設(shè)的各個方面。在橋梁工程結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢顯得更為突出，不僅能夠有效地節(jié)省施工的材料，減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)的抗裂和抗?jié)B能力，增強結(jié)構(gòu)剛度，而且施工工藝比較便捷，結(jié)構(gòu)簡易且安全。世界范圍內(nèi)的各種大型橋梁結(jié)構(gòu)，幾乎都在不同程度上采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，與其它土木工程結(jié)構(gòu)有所不同，橋梁結(jié)構(gòu)對大跨的需求更加突出，所承受荷載也以動荷載為主，施工環(huán)境和條件也更加復(fù)雜，因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也形成了其獨有的特點。

　　2.2 橋梁結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點

　　依托于橋梁工程本身的特征，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)利用高強度材料，提高橋梁跨越能力

　　由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)充分利用高強度材料，其構(gòu)件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例也被大大減小，橋梁的跨越能力也大大提高。目前，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各種形式的橋梁結(jié)構(gòu)中，以提高其跨徑。

　　(2)改善結(jié)構(gòu)受力，增強結(jié)構(gòu)耐疲勞性能

　　橋梁結(jié)構(gòu)是特殊結(jié)構(gòu)，在車輛等動荷載的作用下，結(jié)構(gòu)體不可避免地產(chǎn)生振動，易使結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞，從而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。使用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)后，預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以降低結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力循環(huán)幅度，進(jìn)而改善結(jié)構(gòu)受力情況，提高結(jié)構(gòu)抗疲勞性能。

　　(3)完善施工技術(shù)，融合施工架設(shè)工藝

　　橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)既是一種結(jié)構(gòu)手段，又是與施工方法結(jié)合形成一整套以節(jié)段式施工為主體的預(yù)應(yīng)力施工方法，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，不僅使橋梁結(jié)構(gòu)的施工方法在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中得到新的發(fā)展與應(yīng)用，而且還為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接合和拼裝手段。

　　3 預(yù)應(yīng)力在橋梁工程中的應(yīng)用

　　由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠提供優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能和便利的施工架設(shè)工藝，因而被廣泛應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、斜拉橋、預(yù)彎預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋、橫張橋等各種形式的橋梁結(jié)構(gòu)中。下面就幾種典型橋梁結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹。

　　3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋

　　由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以有效地避免混凝土開裂，能充分發(fā)揮高強材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有比鋼筋混凝土連續(xù)梁橋較大的跨越能力，加之它具有變形和緩、伸縮縫少、剛度大、行車平穩(wěn)、超載能力大、養(yǎng)護(hù)簡便等優(yōu)點，所以在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應(yīng)用。

　　杭州灣跨海大橋于2007年6月26日全線貫通.該橋北起嘉興市海鹽，跨越杭州灣海域，南止于寧波市慈溪，全長36 km，為當(dāng)時世界上已建成以及在建中的最長跨海大橋.杭州灣跨海大橋建成后，寧波至上海的陸路距離縮短約120 km.該橋全橋采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，其中南、北航道橋采用了斜拉橋結(jié)構(gòu)型式，其他部位均采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。

　　3.2 斜拉橋

　　斜拉橋是一種橋面體系以加勁梁受壓(密索)或受彎(稀索)為主及支承體系以斜索受拉和橋塔受壓為主的橋梁。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋大量興起，在斜拉橋的設(shè)計及施工中，斜索的預(yù)張力對整個斜拉橋的工作狀態(tài)起著重要的作用。對斜索施加預(yù)張力是為了充分利用拉索抗張拉的潛力，以改善結(jié)構(gòu)的受力情況，有效提高其剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性好。

　　蘇通長江大橋是交通部規(guī)劃的黑龍江嘉蔭至福建南平國家重點干線公路跨越長江的重要通道.蘇通大橋為國家重點工程，東距長江入?？?08 km，西距江陰大橋82 km，大橋全長32.4 km，由跨江大橋和南、北接線組成。該橋的斜拉索采用低松弛高強度平行鍍鋅鋼絲束，邊跨索距為10 m、16 m，中跨索距為16 m，斜拉索橫向吊點間距為35.4 m，全橋共設(shè)4*34對斜拉索，建成后創(chuàng)造了四個世界之最：跨徑1088 m，建成后成為世界最大跨徑斜拉橋;世界規(guī)模最大、入土最深的橋梁樁基礎(chǔ);橋塔為世界最高;最長索為577 m，最大重量為59 t，是世界最長斜拉索。

　　3.3 橫張預(yù)應(yīng)力混凝土橋

　　橫張預(yù)應(yīng)力技術(shù)是重慶交通學(xué)院周志祥教授率先提出并研制成功的一項預(yù)應(yīng)力新工藝。它在預(yù)彎預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁的基礎(chǔ)上對張拉錨固方式、后澆混凝土的施工等方面作了較大的改進(jìn)，其基本原理為：在梁體的中段，預(yù)應(yīng)力筋與混凝土完全分離，力筋兩端伸入混凝土中利用粘結(jié)力錨固，借助橫向張拉力筋對梁體施加豎直向上的力，從而使張拉側(cè)的混凝土獲得所需的預(yù)壓應(yīng)力。

　　與常規(guī)后張預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相比，橫張預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有以下四大特點：1)改傳統(tǒng)的預(yù)留孔道為預(yù)留明槽，節(jié)省成孔、定位材料及其工序;2)克服了管道壓漿質(zhì)量不定性及其危害;3)改專用錨具錨固為粘結(jié)力自錨，節(jié)省了專用錨具、部分局部加強鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，梁端無需預(yù)留張拉操空間，相鄰跨梁的建造互不干擾; 4)改縱向張拉為橫向張拉，橫向張拉力僅需縱向張拉力的1/5-1/7即可達(dá)到同等預(yù)應(yīng)力效果，能將必須多次重復(fù)進(jìn)行的縱向張拉簡化為一次性橫向張拉，避免了由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失和分批張拉產(chǎn)生彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失。

　　童家院子立交橋是第一座橫張預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。該橋位于渝(重慶)黔(貴州)高速公路跨越渝黔主線和渝(重慶)長(長壽)線匝道的3跨橫張預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁立交橋，跨徑組合為21.25 m+35 m+21.25 m=77.50 m，系單箱單室截面。該橋由于中跨所分擔(dān)的正彎矩較大，為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力需要，中跨設(shè)置20根鋼絞線，邊跨設(shè)置12根鋼絞線，其中12根預(yù)應(yīng)力鋼絞線為通常布置，另8根主要布置在中跨。由于該橋應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力施工工藝及張拉設(shè)備，方便了施工，提高了工效，使主梁造價降低了20%-30%，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著增加。

　　4 橋梁工程建設(shè)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)存在的問題

　　4. 1選擇預(yù)應(yīng)力張拉的時機問題

　　近幾年，隨著新材料不斷出現(xiàn)，多采用添加早強劑的方式提高混凝土預(yù)應(yīng)力的早期強度，在混凝土澆注3d之后就開始張拉。在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，若混凝土強度增加過快，彈性模量增加過于緩慢，則會增加預(yù)應(yīng)力的損失，使橋梁承載能力不足，從而出現(xiàn)較多的裂縫。

　　4.2 預(yù)應(yīng)力的管道易堵塞問題

　　造成預(yù)應(yīng)力鋼筋的管道堵塞的原因主要是由于施工人員的技術(shù)經(jīng)驗不足，在混凝土的澆筑過程里，沒有及時跟進(jìn)保護(hù)措施和操作時的野蠻作業(yè)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋的管道出現(xiàn)堵塞，無法順利穿過預(yù)應(yīng)力鋼筋，從而影響了張拉效果，也就說在張拉時，預(yù)應(yīng)力鋼筋伸長的實際值和理論值會產(chǎn)生很大的出入，最終，會增加道路橋梁施工的成本甚至是延長工期。因此，在澆筑混凝土?xí)r要杜絕野蠻的施工，且要安排專業(yè)人員跟班保護(hù)，在預(yù)留孔道時，要對抽芯時間進(jìn)行控制，避免在混凝土沒有達(dá)標(biāo)時就抽芯或者是抽得太晚而拔不出或拔斷。

　　4.3 預(yù)應(yīng)力張拉控制不夠嚴(yán)謹(jǐn)問題

　　在我國，由于預(yù)應(yīng)力新技術(shù)的起步比較晚，公路橋梁預(yù)應(yīng)力施工沒有較為明確的規(guī)范，張拉控制不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在實際的施工中，不規(guī)范的操作就較為嚴(yán)重，沒有進(jìn)行相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)，對于張拉的控制忽高忽低，導(dǎo)致實際誤差較大。很多工程都用了1.5級的油壓對張拉力進(jìn)行計量，特別有些工程甚至沒有進(jìn)行千斤頂?shù)挠嬃繕?biāo)定就將它應(yīng)用到了張拉中。所以要加強施工人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提升整體設(shè)備條件，規(guī)范施工。

　　4.4 預(yù)應(yīng)力張拉前混凝土裂縫問題

　　在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中，混凝土的結(jié)構(gòu)很容易因為溫差和收縮等問題出現(xiàn)裂紋，也別是在大型的結(jié)構(gòu)及構(gòu)件中，通常都是在張拉前就出現(xiàn)了裂縫，這就導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失對工程質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，施工中不能過多使用外加劑來增加和易性，應(yīng)盡量采用強度高、水灰比小的混凝土，通過高質(zhì)量的收縮與低徐變量來控制工程質(zhì)量。

　　5 結(jié)束語

　　綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域有著強大的發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)競爭力，雖然在橋梁中的應(yīng)用中還有很多問題沒有解決，但是隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的不斷發(fā)展，將來預(yù)應(yīng)力橋梁必將向更大跨、更重載、更耐久的方向發(fā)展。因此，在橋梁工程建設(shè)中過程中，我們應(yīng)該不斷地積累經(jīng)驗、深入研究，在成熟理論基礎(chǔ)上進(jìn)行工程實踐，以提高解決問題的能力，提高道路橋梁建設(shè)的工藝水平和質(zhì)量。

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