預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在連續(xù)梁橋施工中的應(yīng)用

趙雪菲

摘 要：預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)較普通鋼筋結(jié)構(gòu)不僅用料省，且使用性能好，但其施工工藝復(fù)雜，技術(shù)要求甚高，在一定程度上阻礙了預(yù)應(yīng)力的進(jìn)一步發(fā)展和推廣應(yīng)用。為簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力砼的施工工藝人們?cè)M(jìn)行多方面的努力，經(jīng)過(guò)近幾年的施工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)通過(guò)試驗(yàn)，將其在施工中應(yīng)注意的一些情況進(jìn)行個(gè)人總結(jié)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)；連續(xù)橋梁

1 試驗(yàn)研究簡(jiǎn)況

1.1試驗(yàn)梁的制作

第一批試驗(yàn)梁共5片，用于短期靜載試驗(yàn)，其中4片為PFRC梁，余下的一片為與之比較，鋼筋砼梁（一次澆成，不作預(yù)加載處理），編號(hào)為RCL10-00.0。在PFRC先澆梁體中，以高5cm，厚2-3cm的楔形木板形成預(yù)留槽口，在預(yù)加載條件下4片PF梁的純彎段及其附近區(qū)域內(nèi)每一個(gè)預(yù)留槽口的頂端都對(duì)應(yīng)有一條裂縫（其寬度<.04cm），在兩相鄰預(yù)留槽口之間未發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生，表明預(yù)留槽口達(dá)到了人為控制裂縫出現(xiàn)的位置及間距的目的，對(duì)梁下緣砼表面進(jìn)行打毛后綁扎受拉翼緣構(gòu)造鋼筋（縱筋和插入式馬蹄箍筋），用高流動(dòng)性普通水泥砼（坍落度10cm）灌注受拉翼緣砼，并對(duì)此砼加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、直到卸除預(yù)加載時(shí)均未發(fā)現(xiàn)后澆砼表面有收縮裂縫產(chǎn)生。

1.2試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)的目的在于考查梁通過(guò)預(yù)加載條件下二次澆筑受校邊翼緣砼的處理，是否能夠達(dá)到推遲開(kāi)裂和提高梁的抗彎鋼度效果，為此開(kāi)裂荷載和梁的變形成為試驗(yàn)觀測(cè)的重要內(nèi)容。同時(shí)考慮到工程實(shí)踐中多數(shù)結(jié)構(gòu)都承受循環(huán)荷載的作用，故首先對(duì)每片梁進(jìn)行三次靜力循環(huán)加載試驗(yàn)，借以獲取一些梁在多次重復(fù)荷載下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，之后即對(duì)梁繼續(xù)加載至破壞。

1.3梁的開(kāi)裂

5片試驗(yàn)梁的第一條裂縫均為彎曲裂縫。PCL10-0.0在第一靜載的第2.5級(jí)荷載下即在跨中下緣位置產(chǎn)生第一條裂縫。其寬度為0.01mm，高度為3cm，其余各梁（PFRC梁）的下翼緣在前二次靜力加載、卸載的過(guò)程中均未發(fā)現(xiàn)裂縫，第一條裂縫均在第三次加載下產(chǎn)生，其寬度為0.02-0.03mm，高度2-3cm，試驗(yàn)表明，PF梁下翼緣第一條裂縫出現(xiàn)的位置與先澆梁體預(yù)留槽口的位置并無(wú)必然的聯(lián)系。不難得到PFRC梁的抗裂彎Mf為：

Mf=My+Rr1Wox（1）

其中：My為預(yù)加載產(chǎn)生的彎矩；r為塑性影響系數(shù)；Wox為扣除梁腹已裂部分的換算截面對(duì)受控邊緣的抵抗矩；R1為下緣鹼的抗拉強(qiáng)度。

試驗(yàn)表明，梁的實(shí)測(cè)抗裂彎矩與按（1）式得到的計(jì)算相吻合，從而在理論和試驗(yàn)兩方面都證實(shí)了：通過(guò)預(yù)加載條件下二次澆筑受拉邊翼緣砼的處理后的梁，可以推遲受控翼緣砼的開(kāi)裂至希望程度。

1.4梁的撓度

PCL梁在第一次靜力加載后的殘余撓度數(shù)值因故未獲得，在第二次靜載后測(cè)得殘余撓度為0.18cm（不包含第一次靜載后殘余撓度），據(jù)結(jié)構(gòu)承受靜力循環(huán)荷載的一般規(guī)律可以推知，其第一次靜載后的殘余撓度將大于0.18cm，該梁在第二次靜載時(shí)各級(jí)荷載的撓度較第一次靜載時(shí)對(duì)應(yīng)的撓度值有大幅度的增加，第三次靜載的撓度亦大于第一次撓度，說(shuō)明該梁的彈性恢復(fù)能力較差，此為PC梁的一大缺點(diǎn)，而4根PF梁在第一次靜載后的殘余撓度均在0.10-0.08cm，第二次卸載至0后幾乎未發(fā)現(xiàn)新的殘余撓度產(chǎn)生。且三次靜載在各級(jí)荷載對(duì)應(yīng)的撓度無(wú)明顯差異，表明PF梁在下翼緣開(kāi)裂前具有較強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力，即具有常規(guī)預(yù)應(yīng)力砼梁的特點(diǎn)。

2 應(yīng)注意的一些情況

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們應(yīng)該在施工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題：

2.1跨徑比

一般情況下，為使邊跨正彎矩和中支點(diǎn)負(fù)彎矩大致接近的原則，以使布束更趨合理，構(gòu)造簡(jiǎn)單，故L1/L2=0.239～0.692是常見(jiàn)的邊、主跨的跨徑比范圍，當(dāng)L1/L2≤0.419時(shí)，邊跨則需壓重，應(yīng)屬于非常規(guī)的特殊處理；大都L1/L2=0.54～0.58則較合理，這將有可能在邊跨懸臂端用導(dǎo)梁支承于端墩上合攏邊跨，取消落地支架。

2.2梁高

主跨箱梁跨中截面的高跨比h0≈（1/46.2～1/86）L2，通常為（1/54～1/60）L2，在箱梁根部的高跨比h1≈（1/15～1/20.6）L2，大部分為（1/18）L2左右。

目前在國(guó)際上有減少主梁高跨比的趨勢(shì)，已建成的挪威stolma橋和Raftsundet橋，在跨中區(qū)段采用了輕質(zhì)砼，減輕了自重，減小了主梁高跨比，其跨中h0≈1/86·L2和1/85.1·L2，根部高度分別為h1=1/20.1·L2和1/20.6·L2。一般情況下，可采用2次拋物線的梁底變高曲線，但往往會(huì)在1/4·L2和1/8·L2處的底板砼應(yīng)力緊張，且在該截面附近的主拉應(yīng)力也較緊張，因而，可將2次拋物線變更為1.5～1.8次方的拋物線更合理。

2.3頂板厚度

以往通常采用28cm，近年來(lái)已趨向于減少為25cm，這顯然與箱寬和施工技術(shù)有關(guān)。

2.4底板厚度

以往通常采用32cm（跨中），逐漸向根部變厚，少數(shù)橋梁已開(kāi)始采用28-25cm者，其厚跨比通常為（1/140～1/160）L2，也有用到1/200·L2者。

2.5腹板

一般為40-50cm，但應(yīng)特別注意主拉應(yīng)力的控制，近年來(lái)在腹板上出現(xiàn)較多斜裂縫的病害甚多，應(yīng)予謹(jǐn)慎。增加箱梁的挖空率，減輕截面的結(jié)構(gòu)自重，采用高標(biāo)號(hào)砼，采用較大噸位的預(yù)應(yīng)力鋼束，采用三向預(yù)應(yīng)力體系等，無(wú)疑都是提高設(shè)計(jì)水平，獲得良好經(jīng)濟(jì)效益的重要措施，但同時(shí)又必須合理地掌握好“度”，必須確保結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性。

2.6 連續(xù)通長(zhǎng)束不宜過(guò)長(zhǎng)

根據(jù)連續(xù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，截面上既有正彎矩也有負(fù)彎矩，個(gè)別設(shè)計(jì)中將連續(xù)通長(zhǎng)束順應(yīng)彎矩包絡(luò)圖僅作簡(jiǎn)單布置是欠合理的，尤其對(duì)于較小跨徑的矮箱梁，其摩擦損失單項(xiàng)即可達(dá)40～60%ók之多。建議此時(shí)可采用兩根交叉束布置，也可改用接長(zhǎng)器接長(zhǎng)，分成多次張拉等。但在具體設(shè)計(jì)時(shí)接長(zhǎng)器也不宜集中在某一個(gè)斷面上，以使截面的削弱過(guò)于集中，同時(shí)也會(huì)造成施工上困難。

2.7普通鋼筋是預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中必須配置的材料

當(dāng)砼立方體試塊受壓破壞時(shí)，可以清楚地看到砼立方體試塊側(cè)向受拉破壞的形態(tài)。也即預(yù)應(yīng)力僅在某一個(gè)方向上施加了預(yù)壓應(yīng)力，而在其正交方向卻會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向拉應(yīng)力，這是預(yù)加應(yīng)力的最基本概念，必須牢固掌握，靈活應(yīng)用。

因而，在預(yù)應(yīng)力砼機(jī)構(gòu)中必須配置一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，以保證預(yù)壓應(yīng)力的可靠建立。

2.8關(guān)于扁波紋管、扁錨的采用

扁波紋管的采用，有利于減少構(gòu)件的截面尺寸，但必須注意如下幾點(diǎn)：

（1）扁波紋管的尺寸高度不宜太小，不利于飽滿灌漿。

（2）扁波紋管的根數(shù)。在實(shí)際工程中常用的鋼束根數(shù)為每管內(nèi)4束或5束。其錨圈口的損失，5束應(yīng)大于4束，遠(yuǎn)較圓錨時(shí)要大，其錨固效率系數(shù)也較難保證達(dá)到95%，同時(shí)在穿束過(guò)程中也極易絞纏在一起，因而建議，每管內(nèi)3.0束合適，4.0束尚可，5.0束不妥。

（3）扁錨用作橫向預(yù)應(yīng)力束合適；用作縱向受力主束欠妥，不應(yīng)采用“扁錨豎置”作為縱向受力主束（彎起），這將會(huì)使實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重不足，各股鋼束在豎置彎起的扁波紋管內(nèi)互相嵌擠，摩阻損失很大，對(duì)扁波紋管的橫向擴(kuò)張力也很大，各束受力很不均勻，延伸率無(wú)法控制，這種“扁錨豎置”方案已有多座實(shí)橋失敗，應(yīng)該禁止采用。

2.9預(yù)應(yīng)力混凝土梁的正彎矩裂縫

其主要原因是屬預(yù)應(yīng)力不足性質(zhì)，既可能是設(shè)計(jì)原因也可能是施工原因，或可能是運(yùn)營(yíng)多年后部分預(yù)應(yīng)力已經(jīng)失效。在查清原因的基礎(chǔ)上，可以采用增加預(yù)應(yīng)力束的方法處理，但很可能要在體外施加預(yù)應(yīng)力，此類性質(zhì)的加固一般較麻煩，裂縫雖可部分地得以閉合和改善，上拱也可有微小的改善，但總會(huì)留有一定后遺癥。