国内预应力混凝土桥梁的发展状况 吴延平33
国内预应力混凝土桥梁的发展状况
吴延平3
摘 要 从设计理论、建筑材料及施工工艺等方面,对我国预应力混凝土桥梁的发展作以概述。关键词 预应力混凝土 桥梁 发展分类号 U448.35
、钢绞线及
1 前 言
我国自50验,1956年建成第一座跨径20梁桥,至今已经历了从,,无论在桥型、跨度以及施工方法与技术方面的发展都是十分突出的。有不少预应力混凝土桥梁的修建技术已赶上国际水平,获得了国际声誉。然而我们还应估计到自己的不足,从总体水平全面地进行比较,我们与国际先进水平仍存在一定的差距。桥梁建设的发展与经济发展是息息相关的,随着我国现代化建设事业的不断发展,必然需要修建大量的桥梁来满足交通运输的需要。然而桥梁技术水平的提高主要依赖于设计理论与力学分析方法、建筑材料工业水平以及施工工艺水平的发展。本文则主要从这几个方面对我国预应力混凝土桥梁作些简单的回顾及展望。2 建筑材料2.1 混凝土
。80年代中期,,近10年差距逐渐缩小。但在对高强度、大直径、低松弛预应力钢材的具体使用上仍属于局部突破,没有形成普遍应用的状况。这一方面需要结合桥梁用预应力钢材的发展趋势加速改进其性能、研制新产品;另一方面设计者应充分认识高性能预应力钢材对结构所带来的好处,广泛使用,以改善结构设计状况。3 预应力技术3.1 锚固系统
自从1939年法国首创F式体系与比利时首创Magnel体系后,预应力技术实现了从先张到后张的进步,为各种体系大跨预应力结构的发展开辟了广大的前程。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。随着我国预应力混凝土桥梁的发展,锚具也在不断发展,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,国内目前已发展到1200t。大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺,对采用悬浇施工的桥梁而言,每一循环预应力束数可大大减少,加之通过将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,可加快施工进度。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不易因布束而加大结构尺寸,造成材料浪费。再有采用大吨位锚具,可减少繁杂的锚固齿块,便于模板简化,加快工期。3.2 无粘结预应力束(筋)
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。无粘结预应力筋目前国内已具有充足的商品供应能力,采用挤压涂层工艺后,生产机械化程度高,
从我国已修建的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用40～50号混凝土,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。未来混凝土的发展趋势是高强、轻质。日本在70年代采用80号混凝土修建了几座跨径为45m的简支预应力混凝土铁路桁架桥。德国在主跨136m的富林格尔桥上就采用了轻质混凝土。实际上自60年代以后,在国外,轻质混凝土就不断应用于桥梁工程。实际上,从未来发展看,混凝土除了应具有高强、轻质性能以外,还应具有良好的耐久、早强性能以及优越的和易性等。我国在桥梁上应用高强、轻质混凝土方面显然落后于世界先进水平,然而为使预应力混凝土桥梁具有更强的竞争能力以及更大的跨越能力,超高强混凝土和轻质混凝土的研究、发展势在必行。应尽早开展研究应用工作。2.2 预应力钢材
3工程师,325003,温州市城建设计院
34桥梁建设 1997年第4期
质量也可靠,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应的有粘结预应力筋相比稍低。考虑其耐久性能问题,对其防锈及锚具封端应认真处理。实际上有粘结预应力筋由于压浆工艺问题也存在耐久性问题,早期人们对这一问题认识不足,近年人们发现,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,在桥梁上的应用正日益增加。一些大型桥梁上都采用了无粘结预应力筋。,3.3 体外预应力
已有近80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,日趋完善,其应用也越来越多,至今已知的国外用体外预应力技术修建的桥梁就达50座。体外预应力技术有不少优点值得注意,从施工看,预应力筋布置在体外,大大方便了混凝土的浇注,有利于保证混凝土的浇注质量,同时大大简化了后张法施工工艺,缩短了施工时间。从设计看预应力筋易于布置、调整,由于预应力筋摩阻损失减少,提高了预应力的效果。较之体内预应力,结构设计不受构造控制,结构不致因预应力的布置及锚固而加大板厚尺寸。结合具体的施工方法,设计可以采用体内与体外预应力相结合的方法,使设计产品更加合理、可靠。4 施工工艺
方法很多,除上述施工方法外还有顶推工法、移动模架
法、逐孔架设法等。近10年来我国在预应力混凝土桥梁施工工艺方面发展较快,各种新的工法相继出现并获成功应用。特别是悬臂拼装施工,近年来得到了广泛应用,在悬臂拼装施工方面已有桥梁采用了移动桁式吊。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100m以内)是一种效率高而且经济的施工方法。各种施工方法都有其自身的特点、、,使得我们比以往更有条件来更经济合理地建造桥梁。
5 设计理论及计算分析方法
自80年代以来有关桥梁设计理论及计算分析方法获得了突飞猛进的发展,可以说,正是由于这方面的发展,才有今天桥梁结构的发展。特别是计算分析方法的发展对桥梁的发展是至关重要的。但是值得一提的是有些理论发展起来后,相应的分析方法还没有建立起来,或只有少数单位掌握了相应的分析方法,全国范围的发展很不平衡。对结构受力状况、力学性能的正确分析是设计施工做到经济合理、安全可靠的前提。计算机已是今日桥梁设计不可缺少的,一座技术先进的桥梁的建成必须有一套良好的分析软件作支持。对于我国桥梁设计来说计算机分析及应用软件今后一段时期内仍是一个有待大力发展的领域。6 结 语
预应力桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术直接关系到桥梁的跨径、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40m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200m以上,适用范围也不断扩大。实际上预应力连续梁的施工
我国的预应力混凝土桥梁在近20年的时间里获得了长足的进步与发展,在许多方面达到了国际先进水平;但应该看到,从总体上讲与国际先进水平仍存在着一定的差距,我们仍然需要在理论研究及分析方法方面不断完善,进一步提高建筑材料工业水平,不断发展、完善施工工艺。随着我国经济建设的日益发展,我国正在成为世界上的桥梁建设先进国家。
(收稿日期:1997206213)
TheState-of-artsoftheDevelopmentofP.C.BridgesinChina
WuYanp
in
Abstract ThedevelopmentofprestressedconcretebridgesinChinawithrespectstodesigntheories,build2ingmaterials,constructiontechnologyisintroduced.
KeyWords prestressedconcrete,bridge,development
国内预应力混凝土桥梁的发展状况 吴延平33
国内预应力混凝土桥梁的发展状况
吴延平3
摘 要 从设计理论、建筑材料及施工工艺等方面,对我国预应力混凝土桥梁的发展作以概述。关键词 预应力混凝土 桥梁 发展分类号 U448.35
、钢绞线及
1 前 言
我国自50验,1956年建成第一座跨径20梁桥,至今已经历了从,,无论在桥型、跨度以及施工方法与技术方面的发展都是十分突出的。有不少预应力混凝土桥梁的修建技术已赶上国际水平,获得了国际声誉。然而我们还应估计到自己的不足,从总体水平全面地进行比较,我们与国际先进水平仍存在一定的差距。桥梁建设的发展与经济发展是息息相关的,随着我国现代化建设事业的不断发展,必然需要修建大量的桥梁来满足交通运输的需要。然而桥梁技术水平的提高主要依赖于设计理论与力学分析方法、建筑材料工业水平以及施工工艺水平的发展。本文则主要从这几个方面对我国预应力混凝土桥梁作些简单的回顾及展望。2 建筑材料2.1 混凝土
。80年代中期,,近10年差距逐渐缩小。但在对高强度、大直径、低松弛预应力钢材的具体使用上仍属于局部突破,没有形成普遍应用的状况。这一方面需要结合桥梁用预应力钢材的发展趋势加速改进其性能、研制新产品;另一方面设计者应充分认识高性能预应力钢材对结构所带来的好处,广泛使用,以改善结构设计状况。3 预应力技术3.1 锚固系统
自从1939年法国首创F式体系与比利时首创Magnel体系后,预应力技术实现了从先张到后张的进步,为各种体系大跨预应力结构的发展开辟了广大的前程。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。随着我国预应力混凝土桥梁的发展,锚具也在不断发展,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,国内目前已发展到1200t。大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺,对采用悬浇施工的桥梁而言,每一循环预应力束数可大大减少,加之通过将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,可加快施工进度。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不易因布束而加大结构尺寸,造成材料浪费。再有采用大吨位锚具,可减少繁杂的锚固齿块,便于模板简化,加快工期。3.2 无粘结预应力束(筋)
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。无粘结预应力筋目前国内已具有充足的商品供应能力,采用挤压涂层工艺后,生产机械化程度高,
从我国已修建的预应力混凝土桥梁来看,大多都采用40～50号混凝土,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。未来混凝土的发展趋势是高强、轻质。日本在70年代采用80号混凝土修建了几座跨径为45m的简支预应力混凝土铁路桁架桥。德国在主跨136m的富林格尔桥上就采用了轻质混凝土。实际上自60年代以后,在国外,轻质混凝土就不断应用于桥梁工程。实际上,从未来发展看,混凝土除了应具有高强、轻质性能以外,还应具有良好的耐久、早强性能以及优越的和易性等。我国在桥梁上应用高强、轻质混凝土方面显然落后于世界先进水平,然而为使预应力混凝土桥梁具有更强的竞争能力以及更大的跨越能力,超高强混凝土和轻质混凝土的研究、发展势在必行。应尽早开展研究应用工作。2.2 预应力钢材
3工程师,325003,温州市城建设计院
34桥梁建设 1997年第4期
质量也可靠,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应的有粘结预应力筋相比稍低。考虑其耐久性能问题,对其防锈及锚具封端应认真处理。实际上有粘结预应力筋由于压浆工艺问题也存在耐久性问题,早期人们对这一问题认识不足,近年人们发现,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,在桥梁上的应用正日益增加。一些大型桥梁上都采用了无粘结预应力筋。,3.3 体外预应力
已有近80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,日趋完善,其应用也越来越多,至今已知的国外用体外预应力技术修建的桥梁就达50座。体外预应力技术有不少优点值得注意,从施工看,预应力筋布置在体外,大大方便了混凝土的浇注,有利于保证混凝土的浇注质量,同时大大简化了后张法施工工艺,缩短了施工时间。从设计看预应力筋易于布置、调整,由于预应力筋摩阻损失减少,提高了预应力的效果。较之体内预应力,结构设计不受构造控制,结构不致因预应力的布置及锚固而加大板厚尺寸。结合具体的施工方法,设计可以采用体内与体外预应力相结合的方法,使设计产品更加合理、可靠。4 施工工艺
方法很多,除上述施工方法外还有顶推工法、移动模架
法、逐孔架设法等。近10年来我国在预应力混凝土桥梁施工工艺方面发展较快,各种新的工法相继出现并获成功应用。特别是悬臂拼装施工,近年来得到了广泛应用,在悬臂拼装施工方面已有桥梁采用了移动桁式吊。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100m以内)是一种效率高而且经济的施工方法。各种施工方法都有其自身的特点、、,使得我们比以往更有条件来更经济合理地建造桥梁。
5 设计理论及计算分析方法
自80年代以来有关桥梁设计理论及计算分析方法获得了突飞猛进的发展,可以说,正是由于这方面的发展,才有今天桥梁结构的发展。特别是计算分析方法的发展对桥梁的发展是至关重要的。但是值得一提的是有些理论发展起来后,相应的分析方法还没有建立起来,或只有少数单位掌握了相应的分析方法,全国范围的发展很不平衡。对结构受力状况、力学性能的正确分析是设计施工做到经济合理、安全可靠的前提。计算机已是今日桥梁设计不可缺少的,一座技术先进的桥梁的建成必须有一套良好的分析软件作支持。对于我国桥梁设计来说计算机分析及应用软件今后一段时期内仍是一个有待大力发展的领域。6 结 语
预应力桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术直接关系到桥梁的跨径、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40m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200m以上,适用范围也不断扩大。实际上预应力连续梁的施工
我国的预应力混凝土桥梁在近20年的时间里获得了长足的进步与发展,在许多方面达到了国际先进水平;但应该看到,从总体上讲与国际先进水平仍存在着一定的差距,我们仍然需要在理论研究及分析方法方面不断完善,进一步提高建筑材料工业水平,不断发展、完善施工工艺。随着我国经济建设的日益发展,我国正在成为世界上的桥梁建设先进国家。
(收稿日期:1997206213)
TheState-of-artsoftheDevelopmentofP.C.BridgesinChina
WuYanp
in
Abstract ThedevelopmentofprestressedconcretebridgesinChinawithrespectstodesigntheories,build2ingmaterials,constructiontechnologyisintroduced.
KeyWords prestressedconcrete,bridge,development