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1、论文:桥梁预应力混凝土的现状与展望 论文网本文作者(李国笋),请您在阅读本文时尊重作者版权。摘要:本文从组成混凝土的材料,张拉技术和施工方法及结构抗震性能上的发展状况来进行阐述,提出了提高预应力混凝土工艺水平的建议。关键词:混凝土;钢材;施工工艺;抗震性能 一、混凝土从我国已建成的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用4050混凝土,进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土,并发展了泵送混凝土工艺。随着桥梁跨度的增加,为减少桥梁结构的自重,混凝土逐渐向高强,轻质方向发展。日本早在20世纪70年代采用80混凝土修建了几座跨径为45的简支预应力混凝土铁路桥,德国在主跨136的富林格尔桥上采用了轻质混凝土。我
2、国目前在高强、轻质混凝土方面已经有所成就。在桥梁建筑市场上具有极大的推广应用价值。二、钢材目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝,钢绞线及高强度粗钢筋三大类。桥梁上使用的预应力钢材一直在朝着高强度,低松弛,大直径的方向发展。80年代中期以前,我国的预应力钢材的性能比国际上落后较多,近20年差距逐渐缩小。预应力钢材的生产过程由于工厂的不断改进而成为性能更好,更经济的材料。为提高效率,近年来,材料强度有所增加,但在某些情况下,强度的增长是以降低材料的延性与韧性为代价的。强度较高的预应力钢材,有时会增加氢的应力腐蚀的危险。这些不利的特性应予以重视。新型材料如纤维增强塑料,过去主要用于航天和航空工业,现已
3、进入建筑工业。采用这些材料主要由于下列优点:在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性,重量轻,高强度和无磁性等性能。纤维增强塑料可用作预应力与非预应力材料。这些材料具有线弹性的应力-应变关系,直到拉断。它们的性能与钢筋和预应力钢材性能不同,还需要采用新的设计方法。自从1939年法国首创式体系与比利时首创体系后,预应力技术实现了从先张到后张的进步,为各种大跨预应力结构的发展开辟了道路。预应力锚具与所锚固的预应力筋相对应,分为粗钢筋锚具,钢丝束锚具及钢绞线锚具3类。近年来用于钢绞线锚固的群锚体系,被广泛采用。随着质量地不断提高,其锚固性能也越来越好。使用时可根据需要由多根钢绞线组成一束,整束张拉,国内目
4、前已发展到1200。大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺。对于采用悬浇施工的桥梁,每一循环预应力束数可大大减少,且通过预应力束平弯使锚点位置在断面上的布置固定,大大节省了穿束,张拉,压浆等工序所用的时间,从而加快施工进度。另外采用大吨位预应力束,布束容易,经合理选择后可以做到因不易布束而加大结构尺寸,造成材料浪费,可减少繁杂的锚固齿块,便于简化模板,加快工期。无粘结预应力筋是指带润滑防锈涂层的后张预应力筋,施工时这种预应力筋可以和普通钢筋一样直接安装在模板中。无粘结预应力筋无需预留孔道,后期穿束,压浆等工序并可节省材料,加快施工进度。因此具有施工简便,施工效率高等优点。但其强度和刚度与相
5、应的有粘结预应力筋相比稍低。从耐久性能看,应对其防锈及认真处理锚具封端。有粘结预应力筋由于压浆工艺问题也存在耐久性问题,预应力管道压浆往往存在压浆不满或不密实等问题,由此可能导致的预应力筋锈蚀问题不容忽视。在我国无粘结预应力筋在大跨径桥梁上的应用正日益增加。无粘结筋因其自身的优点将会越来越受到重视,但关于其强度和耐久性问题仍然需要进一步加强研究,不断完善。体外索在预应力混凝土结构中的使用是近来建筑工业发展的方向之一。用体外预应力的方式修建混凝土桥梁在国际上已有近90年的历史。但早期因防腐工艺不完善,造价高等原因,取得的效果并不理想。但自80年代以来,由于技术的进步,体外预应力技术几经改进后,日
6、趋完善,其应用也越来越多。从预加应力方式来看,它把绝大部分的预应力钢束布置在混凝土截面外,通过锚固端和变向装置来传递预加应力。该方法不但可以应用于新建结构,还可以用来加固原有结构。在预应力使用早期,体外预应力筋已被应用于桥梁建设,不过,由于当时技术条件的制约,这种方法在20世纪50年代几乎被人们放弃了。抗腐蚀(纤维增强塑料)索,高性能钢索以及体外索防护系统的发展,为体外预应力技术的再次兴起提供了有利的条件。使用体外预应力技术的桥梁工程具有以下优点:1)由于板内没有安装管道,减小了板的厚度,从而减轻了桥梁的重量;2)预应力索安装简便;3)易于检查预应力索,有利于索的养护;4)预应力索的替换或者再
7、次张拉成为可能;5)大大地缩短施工工期,特别是使用预制分段拼装方法施工的桥梁。体外预应力技术广泛应用于混凝土桥梁建设中。并已被用于高速公路和高架铁路分段预制桥梁建设。体外预应力技术另一个极具潜力的用途是对原有混凝土结构进行加固与修复。近年来,该技术已应用于许多新型结构中,其中包括:在大偏心结构设置体外预应力索以提高结构的受力性能,可以被应用于由混凝土翼缘与波形钢腹板构成的组合结构之中,高性能轻质材料的使用减轻了结构的自重。三、施工工艺预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径,线型,截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在
8、40以内,且施工周期长,施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短,速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。预应力连续梁的施工方法还有顶推法,移动模架法,逐孔架设法等。近年来由乌克兰的工程师发明的新型预应力技术是介于先张拉法和后张拉法之间的工艺。它是在浇捣混凝土尚未凝固的时候施加预应力,混凝土在压力的情况下固结。施加这种预应力需要用特殊的可滑动的模板及能把压力传给混凝土的装置。它可使同样配筋率情况下梁的承载力提高25-34%,柱的承载力提高75%,抗裂度不变。该方法已在重达30吨的桥梁结构中使用。
