淺析預應力鋼結構在橋梁施工設計中的應用

1、<p>　　淺析預應力鋼結構在橋梁施工設計中的應用</p><p>　　摘要：作為鐵路橋梁施工中的應用的主要形式，預應力鋼結構這種施工方法可以充分發(fā)揮高強鋼筋的長處，對于需要克服拉力較小的結構，可以采用四級鋼筋與鋼結構結合，工藝更簡單，受力更加合理，結構更加安全，經濟效益明顯，因此，值得在鐵路橋梁施工中大力推廣。 </p><p>　　關鍵詞：預應力鋼結構 橋梁施工設計 應用 &

2、lt;/p><p>　　中圖分類號：TB2文獻標識碼：A </p><p>　　一、鋼結構的性能優(yōu)勢 </p><p>　　鋼材的優(yōu)勢具體表現在： </p><p>　　1、同樣的荷載承受能力，鋼材較其它建筑材料自重輕很多，這在很大程度上減輕了建筑靜荷載； </p><p>　　2、與混凝土、石材、木材等材料相比，鋼材具有

3、更強的變形能力和更好的整體剛性。建筑結構對于荷載的承受能力存在極限狀態(tài)——承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。我們對建筑結構的要求是建筑需要滿足正常使用極限狀態(tài)，鋼材在結構整體剛性的優(yōu)勢，使其成為許多大跨度以及超高層建筑的首選材料； </p><p>　　3、鋼材具有很好的勻質性，各向同性，這種特性避免了建筑受材料力學性能上木桶效應的限制。 </p><p>　　二、預應力鋼結構特點 <

4、;/p><p>　　預應力鋼結構就是將鋼結構中部分普通鋼材用經過處理后得到的預應力鋼材代替，并且結構中其他的構件承載力在一定程度上得到提高。它的原理就是在結構或者是構件受力相對較大的局部，以與之將要受到的荷載方向相反的預應力對鋼材事先進行人為處理，從而可以在結構受到荷載作用時，鋼材構件可以通過自身材料內部存在的應力與之平衡一部分，使鋼結構在合理的變形范圍之內可以承受更大的荷載，從而為建筑形式提供更大的可能性。 <

5、;/p><p>　　鋼結構在建筑中大范圍應用較預應力鋼結構早，但正是由于鋼結構自身存在一定物理性能上的局限性，后者才順勢而生，所以預應力鋼結構與普通鋼結構相比有著自身無可替代的優(yōu)越性，具體表現為： </p><p>　　1、預應力鋼結構能夠充分利用鋼材的強度，優(yōu)化鋼材在承受荷載時的應力分布狀態(tài)。鋼材雖然具有強度高的特點，但同時在承受越來越大的荷載的同時，由于材料本身的高彈性以及高韌性，鋼材會發(fā)

6、生很大的變形，這會使鋼材的強度得不到有效的利用，例如相同條件下，在允許的變形范圍之內，預應力鋼結構荷載承受能力是普通鋼結構的2～3倍； </p><p>　　2、預應力鋼結構與普通鋼結構相比可以提供更高的結構穩(wěn)定性。荷載作用下的預應力結構變形是與結構自身應力方向相反的，所以與普通鋼結構相比，在結構自身內部應力得到平衡之前前者所能承受的荷載較后者大出很多，由此可以提高結構的穩(wěn)定性。預應力的存在還可以優(yōu)化結構整體的循

7、環(huán)應力的特征，從而使鋼材本身的疲勞強度大大提高； </p><p>　　3、使建筑自身形成的荷載更小，從而使結構的多項屬性得到改善。例如，由于結構自身更為輕巧，在地震時建筑荷載會小很多，因此提高結構的抗震性。 </p><p>　　4、更為節(jié)省材料。預應力鋼結構中受彎構件可以通過結構自身預應力將一部分彎矩轉換為軸拉力，從而降低彎矩的峰值，使縮小結構構件的截面成為可能，因此相對于普通鋼結構，

8、預應力鋼結構在鋼材的使用上可以更為節(jié)省。一般情況下，單次張拉后，預應力鋼結構比普通鋼結構節(jié)省鋼材10% ～20%，經過多次張拉后，這一數值最多可能達到40%，而采用預應力創(chuàng)新體系結構后，該結構與傳統(tǒng)的普通鋼結構相比，甚至節(jié)省了幾十倍的鋼材。例如，在1984年建成的天津寧河體育館中采用預應力鋼結構后，省鋼率達到11%～12%，而在四川攀枝花體育館結構中，應為采用了預應力鋼結構，整個工程鋼材節(jié)省率達到了38%之多。 </p>

9、<p>　　三、預應力鋼結構在橋梁施工中的應用 </p><p>　　某公鐵兩用長江大橋全長約為2842.1 m，按上層鐵路，下層鐵路布置。鐵路橋技術標準按城市橋梁快速路標準設計，鐵路橋梁技術標準：正線數目為4?？瓦\專線按雙線、Ⅰ級標準設計。貨運線按中—活載設計，客運線間距5.0 m，客運線與貨運線間距8.6 m，貨運線間距4.2 m。橋0～5號墩為南汊正橋，5～20號墩為南引橋，0～28號墩為北引橋。

10、總長1750.1 m，南北引橋均為跨徑40.7 m簡支梁橋，鐵路40.7 m跨采用等高度預應力混凝土簡支箱梁，客運線箱梁質量約1300t，Ⅰ級線箱梁質量約1260t。鐵路40.7 m跨采用等高度連續(xù)箱梁，單幅單跨箱梁質重為950t。引橋公鐵合建段采用雙層橋墩布置形式，下層鐵路采用板式橋墩，上層鐵路采用框架墩。南汊主橋為（98+196+504+196+98）m雙塔三索面斜拉橋，全橋長1092 m。上層6車道鐵路為正交異性板和混凝土結合橋面

11、板，瀝青橋面；下層4線鐵路（客、貨運各2線）為道碴橋面。 </p><p>　　主橋斜拉橋主梁為板桁結合鋼桁梁，N形桁架，3片主桁，桁寬2×15 m，桁高15.2 m，節(jié)間長14m。鋼桁梁工地連接均采用M30、M24高強度螺栓。全橋鋼桁梁重達4.3萬噸，安裝方案采用梁上起重機起吊對稱懸臂拼裝，邊懸臂拼裝鋼桁梁、安裝斜拉索，邊進行鐵路橋面結合板安裝。其中主塔下橫梁處的起始4個節(jié)間的鋼梁需要在墩旁托架上散拼

12、，散拼完成后再在鋼梁上安裝架梁吊機，再懸臂安裝2個節(jié)間后才能掛索，8個節(jié)間鋼桁梁總質量達5000t，架梁吊機自重達6000 kN， </p><p>　　四、橋梁施工中預應力在施工中應注意的問題 </p><p>　　1 混凝土結構中預應力張拉問題 </p><p>　　為了進一步的提高混凝土預應力早期的強度，近些年來通過采用添加早強劑的方法解決了混凝土早期強度的問

13、題。通常灌注混凝土 3d 過后開始進行張拉預應力，由于混凝土需要一段時間增長強度，但是混凝土彈性模量和強度不是同步增長，強度增長迅速，彈性模量增長緩慢，但是由于早期緩凝土可塑性強，預應力過早的張拉會導致預應力快速的增加，造成橋梁承載能力不足，進而出現裂縫的現象。 </p><p>　　2 預應力結構張拉力控制的問題 </p><p>　　預應力在施工中由于作業(yè)的不規(guī)范，尤其是預應力施工張拉

14、力嚴格控制直接影響著橋梁施工質量。通常預應力張力施工采用的是張拉力和預應力鋼筋伸長量二者同時控制方法，以張拉力控制為主。一般情況下張拉力計算值采用的都是 1.5 級油壓，但是相對而言誤差比較大，一些千斤頂沒有通過計算標定就進行張拉，然而大多數的張拉人員都沒有經過專門的訓練，倘若施工不專心就會出現較大的差錯，嚴重可能導致數據讀取錯誤。 </p><p>　　3 預應力技術波紋管堵塞問題 </p>&l

15、t;p>　　由于在鐵路橋梁施工建筑當中，施工人員沒有豐富的技術經驗，在鐵路橋梁混凝土灌注當中，經常會出現盲目施工作業(yè)的情況，或者是在施工過程當中沒有及時的做好保護性措施，這些原因都有可能是導致預應力管道出現堵塞現象的因素，并且使橋梁當中張拉力預應力鋼絞線沒有順利的通過的原因，進而直接的影響了張拉力在橋梁混凝土預應力技術實際的操作的效果，造成了鐵路橋梁當中預應力鋼絞線的長度和實際的長度不符合。在一定的程度上位鐵路橋梁的成本和工期都會

16、造成一定的困難。因此，為了減少預應力管道堵塞，不但要按照相關規(guī)定的要求，一定要嚴格的對鐵路橋梁中管道的安裝和有關的規(guī)定來完成安裝，并且對預應力管道鋼筋當中內部的位置一定要做好精確的計算，進一步的防止混凝土管道鋼筋在一定的程度上出現了彎曲的問題。但是在工程施工現場中，就應該盡可能的減少盲目施工作業(yè)，配置專業(yè)的施工管理人員全過程跟蹤監(jiān)測，并對孔道施工，一定要嚴格控制好抽芯時間。 </p><p><b>