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橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土的現(xiàn)狀與展望論文
摘要:
本文從組成混凝土的材料,張拉技術(shù)和施工方法及結(jié)構(gòu)抗震性能上的發(fā)展?fàn)顩r來進行闡述,提出了提高預(yù)應(yīng)力混凝土工藝水平的建議。
關(guān)鍵詞:
混凝土;鋼材;施工工藝;抗震性能
一、混凝土
從我國已建成的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁來看,大多都采用40～50混凝土,進而采用減水劑等添加劑制備塑性混凝土,并發(fā)展了泵送混凝土工藝。隨著橋梁跨度的增加,為減少橋梁結(jié)構(gòu)的自重,混凝土逐漸向高強,輕質(zhì)方向發(fā)展。日本早在20世紀(jì)70年代采用80混凝土修建了幾座跨徑為45的簡支預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋,德國在主跨136的富林格爾橋上采用了輕質(zhì)混凝土。我國目前在高強、輕質(zhì)混凝土方面已經(jīng)有所成就。在橋梁建筑市場上具有極大的推廣應(yīng)用價值。
二、鋼材
目前使用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強鋼絲,鋼絞線及高強度粗鋼筋三大類。橋梁上使用的預(yù)應(yīng)力鋼材一直在朝著高強度,低松弛,大直徑的方向發(fā)展。80年代中期以前,我國的預(yù)應(yīng)力鋼材的性能比國際上落后較多,近20年差距逐漸縮小。預(yù)應(yīng)力鋼材的生產(chǎn)過程由于工廠的不斷改進而成為性能更好,更經(jīng)濟的材料。為提高效率,近年來,材料強度有所增加,但在某些情況下,強度的增長是以降低材料的延性與韌性為代價的。強度較高的預(yù)應(yīng)力鋼材,有時會增加氫的應(yīng)力腐蝕的危險。這些不利的特性應(yīng)予以重視。新型材料如纖維增強塑料,過去主要用于航天和航空工業(yè),現(xiàn)已進入建筑工業(yè)。采用這些材料主要由于下列優(yōu)點:在各種環(huán)境下具有耐久和抗腐蝕的特性,重量輕,高強度和無磁性等性能。纖維增強塑料可用作預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力材料。這些材料具有線彈性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,直到拉斷。它們的性能與鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼材性能不同,還需要采用新的設(shè)計方法。自從1939年法國首創(chuàng)式體系與比利時首創(chuàng)體系后,預(yù)應(yīng)力技術(shù)實現(xiàn)了從先張到后張的進步,為各種大跨預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的發(fā)展開辟了道路。預(yù)應(yīng)力錨具與所錨固的預(yù)應(yīng)力筋相對應(yīng),分為粗鋼筋錨具,鋼絲束錨具及鋼絞線錨具3類。
近年來用于鋼絞線錨固的群錨體系,被廣泛采用。隨著質(zhì)量地不斷提高,其錨固性能也越來越好。使用時可根據(jù)需要由多根鋼絞線組成一束,整束張拉,國內(nèi)目前已發(fā)展到1200。大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束的采用大大簡化了后張拉工藝。對于采用懸澆施工的橋梁,每一循環(huán)預(yù)應(yīng)力束數(shù)可大大減少,且通過預(yù)應(yīng)力束平彎使錨點位置在斷面上的布置固定,大大節(jié)省了穿束,張拉,壓漿等工序所用的時間,從而加快施工進度。另外采用大噸位預(yù)應(yīng)力束,布束容易,經(jīng)合理選擇后可以做到因不易布束而加大結(jié)構(gòu)尺寸,造成材料浪費,可減少繁雜的錨固齒塊,便于簡化模板,加快工期。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是指帶潤滑防銹涂層的后張預(yù)應(yīng)力筋,施工時這種預(yù)應(yīng)力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋無需預(yù)留孔道,后期穿束,壓漿等工序并可節(jié)省材料,加快施工進度。因此具有施工簡便,施工效率高等優(yōu)點。
但其強度和剛度與相應(yīng)的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋相比稍低。從耐久性能看,應(yīng)對其防銹及認(rèn)真處理錨具封端。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋由于壓漿工藝問題也存在耐久性問題,預(yù)應(yīng)力管道壓漿往往存在壓漿不滿或不密實等問題,由此可能導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕問題不容忽視。在我國無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在大跨徑橋梁上的應(yīng)用正日益增加。無粘結(jié)筋因其自身的優(yōu)點將會越來越受到重視,但關(guān)于其強度和耐久性問題仍然需要進一步加強研究,不斷完善。體外索在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的使用是近來建筑工業(yè)發(fā)展的方向之一。用體外預(yù)應(yīng)力的方式修建混凝土橋梁在國際上已有近90年的歷史。
但早期因防腐工藝不完善,造價高等原因,取得的效果并不理想。但自80年代以來,由于技術(shù)的進步,體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)幾經(jīng)改進后,日趨完善,其應(yīng)用也越來越多。從預(yù)加應(yīng)力方式來看,它把絕大部分的預(yù)應(yīng)力鋼束布置在混凝土截面外,通過錨固端和變向裝置來傳遞預(yù)加應(yīng)力。該方法不但可以應(yīng)用于新建結(jié)構(gòu),還可以用來加固原有結(jié)構(gòu)。在預(yù)應(yīng)力使用早期,體外預(yù)應(yīng)力筋已被應(yīng)用于橋梁建設(shè),不過,由于當(dāng)時技術(shù)條件的制約,這種方法在20世紀(jì)50年代幾乎被人們放棄了�？垢g(纖維增強塑料)索,高性能鋼索以及體外索防護系統(tǒng)的發(fā)展,為體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的再次興起提供了有利的條件。
使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁工程具有以下優(yōu)點:1)由于板內(nèi)沒有安裝管道,減小了板的厚度,從而減輕了橋梁的重量;2)預(yù)應(yīng)力索安裝簡便;3)易于檢查預(yù)應(yīng)力索,有利于索的養(yǎng)護;4)預(yù)應(yīng)力索的替換或者再次張拉成為可能;5)大大地縮短施工工期,特別是使用預(yù)制分段拼裝方法施工的橋梁。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于混凝土橋梁建設(shè)中。并已被用于高速公路和高架鐵路分段預(yù)制橋梁建設(shè)。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)另一個極具潛力的用途是對原有混凝土結(jié)構(gòu)進行加固與修復(fù)。近年來,該技術(shù)已應(yīng)用于許多新型結(jié)構(gòu)中,其中包括:在大偏心結(jié)構(gòu)設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力索以提高結(jié)構(gòu)的受力性能,可以被應(yīng)用于由混凝土翼緣與波形鋼腹板構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)之中,高性能輕質(zhì)材料的使用減輕了結(jié)構(gòu)的自重。
三、施工工藝
預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展與施工技術(shù)的發(fā)展是密不可分的,施工技術(shù)水平直接影響橋梁的跨徑,線型,截面形式等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在初期大多采用滿布支架法施工,其跨度一般在40以內(nèi),且施工周期長,施工用料多。60年代預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁引入懸臂施工法以后,預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋得以迅速發(fā)展,其跨越能力達200以上,適用范圍也不斷擴大。懸臂拼裝法將大跨橋梁化整為零,施工簡便,拼裝工期短,速度快,特別對于多跨長聯(lián)橋(跨度在100以內(nèi))是一種效率高而且經(jīng)濟的施工方法。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的施工方法還有頂推法,移動模架法,逐孔架設(shè)法等。近年來由烏克蘭的工程師發(fā)明的新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)是介于先張拉法和后張拉法之間的工藝。它是在澆搗混凝土尚未凝固的時候施加預(yù)應(yīng)力,混凝土在壓力的情況下固結(jié)。施加這種預(yù)應(yīng)力需要用特殊的可滑動的模板及能把壓力傳給混凝土的裝置。它可使同樣配筋率情況下梁的承載力提高25-34%,柱的承載力提高75%,抗裂度不變。該方法已在重達30噸的橋梁結(jié)構(gòu)中使用。
四、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震問題
當(dāng)前國際混凝土結(jié)構(gòu)工程界對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題給予了重視。日本在1995年神戶大阪地震之后,結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)(包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu))在地震中的實際表現(xiàn)進行了調(diào)查并作了大量研究工作,其它國家也作了不少研究工作。研究表明預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在地震區(qū)是能夠應(yīng)用的,和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣,需要的是合理的設(shè)計和施工。采用豎向預(yù)應(yīng)力加固普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可提高結(jié)構(gòu)抗震性能。采用豎向預(yù)應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu),可以提高結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載的能力,并在地震之后又能很快的復(fù)原。在地震作用下,預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)會發(fā)生屈服,產(chǎn)生塑性鉸,提高整個結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力而避免損壞,因而具有良好抗震性能。
五、展望
為適應(yīng)我國經(jīng)濟的發(fā)展,緩解交通問題給人們生產(chǎn)生活帶來的不便,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將更加廣闊,因此我們應(yīng)加強提高預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的科研工作。和發(fā)達國家相比,我們預(yù)應(yīng)力混凝土工程的研究相對落后。憑借我們已有的強大隊伍,和一些單位在預(yù)應(yīng)力技術(shù)推廣應(yīng)用中的創(chuàng)收實力完全可以承擔(dān)和完成這項重要的科研任務(wù)。同時,設(shè)計和施工的分離也是影響我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的因素之一。因此有必要成立大型強而有力的預(yù)應(yīng)力混凝土工程公司,承擔(dān)重大預(yù)應(yīng)力混凝土工程,并擔(dān)負(fù)新技術(shù)開發(fā)研究,并做好與設(shè)計和施工之間的聯(lián)系,以提高我國的預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平。
參考文獻
[1]項海帆.21世紀(jì)世界橋梁工程的展望.土木工程學(xué)報2000,(33):3.
[2]項海帆.橋梁工程的宏偉發(fā)展前景.橋梁漫筆.北京中國鐵道出版社,1997.
[3]中國公路學(xué)會橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會.中國公路學(xué)會橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會論文集.北京:人民交通出版社,2001
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