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1、混凝土桥梁工程中大跨度预应力分析韩文彬中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北武汉 430000摘要：由于大跨度预应力混凝土连续梁、桁架梁、实腹梁、T构桥等梁桥施工过程中，结构的实际状态与设计状态很难完全吻合，因此在预应力混凝土桥梁施工过程中，必须对施工预拱度、主梁梁体内的应力等进行严格的施工控制。关键词：预应力，混凝土桥梁，结构，监测前言在施工过程中，为了避免钢筋混凝土结构过早出现裂缝，要充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉
2、应力控制在较小范围，甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。一、预应力混凝土桥梁的特点1.消除或减少截面裂缝，减少建筑高度，扩大了对多种桥型的适应性，提高了结构的耐久性；充分利用高强材料，减小了构件截面，增大跨越能力；节省用钢量，与钢筋混凝土相比，可节省3040；扩展了施工方法；但需要优质高强钢材，保证高强度混凝土的施工质量，制作高精度的锚具，掌握较复杂的施工工艺。2.提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可
3、以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。3.提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。二、施加预应力的方法 按照张拉钢筋与浇筑混凝土的先后关系,施加预应力的方法可分为先张法和后张法两类. 1.先张法。此工法先张拉预应力钢筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。这种方法需要专用的生产台座和夹具，以便张拉和临时锚固预应力钢筋，待混凝土达到设计强度后放松预应力钢筋。适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件，预应力是通过预应钢力筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土的；其主要工艺过程是: 穿钢筋
4、张拉钢筋浇筑混凝土并进行养护 切断钢筋；优点: 生产工艺简单,工序少,效率高,质量易于保证,同时由于省去了锚具和减少了预埋件,构件成本较低.2.后张法。此工法是先浇筑混凝土，后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。这种方法需要预留孔道和专用的锚具，张拉锚固预应力筋后要求进行孔道灌浆。后张法适用于施工现场生产大型预应力混凝土构件与结构，预应力是通过锚具传递给混凝土的；其主要工艺过程:浇筑混凝土构件(在构件中预留孔道)并进行养护穿预应力钢筋张拉钢筋并用锚具锚固往孔道内压力灌浆；优点:预应力钢筋直接在构件上张拉,不需要张拉台座,所以后张法构件既可以在预制厂生产,也可在施工现场生产.大型构件在现场生产可
5、以避免长途搬运,故我国大型预应力混凝土构件主要采用后张法. 三、施工工艺控制1.预埋、张拉、灌浆阶段的控制预埋阶段主要是预应力筋曲线形状的控制，即保证各控制点的标高定位准确、牢固，其他工序不会影响和破坏波纹管，保证标高控制点阵和曲线形状的正确，当其他工序与预应力筋预埋发生矛盾时及时处理。张拉阶段主要是保证张拉应力能够达到设计要求，其伸长值变化在设计和规范的允许范围之内。灌浆阶段主要是保证灌浆计量准确，且孔道浆体饱满。2.钢筋安装的控制普通钢筋在绑扎时，严禁猛放、猛插，以防将预应力筋的外皮刺破。进行焊接施工时，严禁把预应力筋当作搭接线，且在预应力筋附近必须采取保护措施才能进行焊接。在钢筋绑扎过程
6、中，应先绑扎梁内的预应力筋，后绑扎板内的预应力筋，而梁内的拉筋应等预应力筋铺设完之后再进行绑扎，以便预应力筋的穿筋定位。板的面筋应等预应力筋铺设完成之后才能够进行绑扎。3.混凝土浇注的控制外露的灌浆孔、孔道与灌浆孔、排气孔管连接处、排气孔端以及预应力孔道接口处都必须封堵严密，以防出现因异物进入或漏浆堵塞管孔的情况。在浇注混凝土时，振动棒不得碰动或接触预应力锚具和孔道，避免引起移位或损伤。四、监测控制1.实时监测体系数据的准确采集和及时传递，是进行大跨度预应力混凝土桥梁实时监测工作的有力保障，因此在开始施工之前就要建立起精干的监测体系，其包括技术体系、组织体系和协调体系。组织体系应能够根据技术体
7、系制定的措施合理高效地组织施工单位进行实施；协调体系应能够保证信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性，既要保证施工单位的施工数据能够传递到技术体系，又要保证技术体系的指令信息能够及时反馈到施工单位。2.物理监测控制对于各工序完成时间的数据，均应通过对施工过程的严密监控来进行收集。当然，也可以直接从施工单位获得。大跨度预应力混凝土桥梁施工中的时间一般按照天或半天来进行计量。对于环境温度，应按照常规的测温方法进行实时监测；而对于结构内部温度的实时监测，则应在梁段选择若干断面，预埋温度测试元件，测量结构内部的温度场，并综合理论分析，从而提供出施工控制的温度修正值。3.力学监测控制应力监测的主要元件
8、有：钢弦式应变传感器、钢筋应力计、电阻应变片、光栅光纤传感器等。测量方法一般为绝对应力测试法和相对应力测试法相结合，该方法与常规的测试法相比，具有高效、准确、直接、不受施工加载过程因素限制、适于较长期观察的优点。根据大跨度预应力混凝土桥梁的特点，一般每跨设置 4 个应力监测断面，每个断面布置 4 个测点，设在主梁的四角上。应力测试工作主要包括测试元件的安装调试、施工期间的数据采集、测试数据的分析整理和测试结果的总结。在应力实时监测中，应严禁非测试人员擅自移动、打开测试元件和集线器；进行应力测试时，在测试元件及线路附近应避免使用高温或强电磁设备；严禁将液体物质倾倒于测试元件、线路及转接器上或其附
9、近；严禁涂污线路和测点编号；严禁在测点附近堆放施工荷载。4.线形监测控制纵轴线测量是为了能反映施工中梁段的实际轴线位置与设计轴线的偏差，避免出现偏差积累过大而导致合拢段施工困难。轴线测点一般采用高程测点中的主控测点球冠上刻十字丝的办法设置。在每个梁段的挂篮移动就位后即进行纵轴线测量，并在施工过程中设置一定数量的纵轴线通测，在各跨合拢前后及体系转换前后也安排通测。结束语桥梁结构设计和施工时，我们应充分考虑材料特性、密度、截面特性等，同时还应考虑施工状况如施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度、湿度、时间等参数和结构分析模型等诸多因素的影响，以及混凝土材料的非均匀性和不稳定。为了确保大跨度预应力混凝土桥梁的施工安全和质量，保证成桥后的结构内力和主梁线形符合设计要求，并使得设计状态与实际状态尽可能相符，对其施工过程中的有效控制是必不可少的。
