后张预应力筋对大跨度连续刚构桥的影响性能思考

王俊朋

【摘要】近年来，后张预应力筋在连续刚构桥梁当中的应用逐渐趋于广泛，在我国很多地方都得到了较快的发展，但是在这些桥梁的运营过程当中也相继的出现了一些病害现象。那么，本文主要研究探讨了后张预应力筋在连续刚构桥梁中应用过程中所出现的各种典型病害类型以及它们的成因，然后在此基础之上，提出一些相应比较合理的处理措施。

【关键词】连续刚构桥；后张预应力；挠度；调控；张拉力

引言

后张预应力连续刚构桥是目前我国各个大跨度的混凝土桥梁当中最为常用的桥型之一，尤其是在一些山区（四川、重庆等），这种桥梁往往具有场地的适应性更强、桥梁跨越能力更大以及后期的维护费用更低等优势。但是由于在设计理论方面的欠完善、工程质量和控制方面的变异性强等多种比较复杂的原因，这种连续刚构桥在其后跨中的挠度往往过大，这就很容易导致行车的不舒适、甚至出现结构开裂等比较严重的病害，由此会大大地影响整个桥梁的平稳、正常使用，这也在近些年来在修建这类大跨度的预应力混凝土连续刚构桥当中，最常遇见的一个问题，已经成为了一个非常普遍的、很难克服的问题，那么，对其施加一个体外的预应力就成为了其中一种最为常用的解决方案。本文是在总结了一些现有的体外预应力技术的基础之上，结合了后张预应力的主要技术特点，提出了采用体外的后张预应力来对桥梁的挠度进行调控的方案，其次又并对这个新方案的可行性、施工的具体流程以及施工的要点、张拉控制力和预应力的损失等方面进行了相关探索性的研究。

1、后张预应力筋连续刚构桥的病害分类及原因分析

1.1主梁的跨中下挠现象

近年來，我国大多数已建的大跨径的连续刚构桥当中，比较普遍的出现了这个问题，主梁的这种过度下挠的情况往往会极大的影响桥梁的整个行驶舒适性和安全性，另外还会对桥梁的整体景观效果也产生一定的影响，最终会影响到桥梁的使用寿命。那么，主梁出现下挠现象主要可以表现在这样几个方面：

（1）挠度一般会呈现长期增长的趋势，增长率也会随着时间的延长而加速变化，这会使得扰度的程度越来越高；

（2）桥梁结构处于长期挠度的情况，一般会远大于在设计之初所计算出来的预计值；

（3）大跨径的连续刚构桥出现主梁的过度下挠情况后，不仅会导致整个养护费用的大幅度增加，同时也会破坏桥梁的整体美观度；

（4）更为重要的是，这种现象的出现会造成桥梁的交通运营出现一定的安全问题。

根据连续刚构桥的结构受力具体特性，可以知道导致主梁出现持续下挠情况的可能因素主要是主梁的混凝土出现收缩及徐变现象，主梁刚度法师变化，主梁后张预应力的有效性发生降低并导致荷载的增加等。

1.2箱梁出现裂缝

就目前我们对连续刚构裂缝已经进行的调查情况可以看出，连续刚构桥的主要裂缝产生的位置及形式是比较规律的，产生裂缝的各种相关原因因此也是具有着一定规律性的。

1.2.1 腹板裂缝

主拉应力容易产生一些腹板的斜裂缝，在边跨端部的腹板所产生的斜裂缝，大多是受到竖向正应力以及主拉应力的作用影响，在腹板的水平和斜向组合上出现裂缝，在锚下局部的应力上也可能会产生一些腹板的斜裂缝。

1.2.2 顶、底板之间的裂缝

连续刚构桥在其顶、底板上也可能经常见到一些不同程度的纵向裂缝，有时候是横向裂缝。在箱梁桥的顶板或是底板之上的裂缝主要是由于其预压力过大，导致箱梁桥发生了畸变现象或者是横向的弯曲现象而产生的。

2、如何对后张预应力筋大跨度连续刚构桥的病害进行防治

2.1跨中下挠问题的防治对策

上文已经分析，桥梁出现下挠现象的原因是比较复杂的，它通常是各种不同因素的一个综合产物。所以，要想进行比较有效的防治，就应当从设计方面、施工方面和运营管理方面来进行综合的治理。

2.1.1 设计方面

首先要改善后张预应力筋束的实际布置方式，最好不要采用直线束布置方式，如果可以的话，要采用纵向预应力筋束将其向下弯至箱梁的截面中心附近，这样可以提供比较大的预剪力，并可以使主拉应力方面有很大的改善。另外，采用短预应力筋束来替代长预应力的筋束，这样做则可以减少以年为周期的一个比较大的温差变化，这种温差的变化往往会引起有效预应力的降低。最后，还要适当的增加底板束以及顶板束，这非常有助于减小整个连续刚构桥的跨中长期挠度。

2.1.2 施工方面

在进行施工的时候，首先要做好对混凝土原材料的检测，并对配合比进行十分合理的设计，还要加强对各方面施工的控制以及混凝土的养护作业，这样可以有效的减少上部结构对于混凝土的长期收缩而发生徐变的可能性。另外，水泥用量如果偏大的话，也可能会引起比较大的收缩与变形，因此要注意水泥的用量。

2.1.3 其他措施

若条件许可，可以预留一下顶板和底板之间的预应力管道，并在孔道的内侧预留一些防腐效果比较好的环氧树脂钢绞线，如果条件不够则至少要留下张拉段的齿板和一些必要的管道，这样可以保证在需要的时候能够穿入预应力索。等到收缩的徐变完成了一定的比例之后再进行张拉工作，这样可以很好的保证张拉预在其应力阶段的应力不会过大，同时也可以十分有效的降低桥梁上部结构所出现的长期挠度现象。体外的预应力束则可以通过转向板进行转向，以确定钢束的走向，形成一个桁架体系，并成为超静定的结构，这样可以抵消部分的恒载应力，从而起到很好的卸载作用，很大程度的降低原结构具有的应力水平，并改变原结构的内力分布，有效的减少箱梁的跨中弯矩，最终可以提高箱梁正截面的实际抗弯强度、刚度及抗裂性，从而可以使其达到比较大幅度的承载能力。

2.2箱梁裂缝的防治

2.2.1 如何防治早期裂缝

采用一些低水化热、高性能的混凝土进行施工，这样可以在不降低混凝土强度的情况下，大大的降低早期施工的温度应力。混凝土在施工过程中要加强养护工作，而在养护的过程当中，首先要防止混凝土的表面出现水分蒸发过快的现象，这主要是为了避免一些早期的收缩裂缝；其次要防止由于水化热而引起的一些温差所造成的温度裂缝；最后还要控制整个张拉预应力筋对混凝土的压应力。

2.2.2 如何防治腹板裂缝

在混凝土的早期裂缝有了有效的防治之后，基本上就可以保证混凝土所据偶遇的固有抗拉强度不会轻易消失，这对混凝土的整个抗裂性是十分有利的。在这个基础知识，可以将顶板的悬臂束进行下弯，底板的连续束进行上弯操作，这种做法对于降低腹板的主拉应力，是一种比较合理的布筋方式。至于竖向力筋，由于其长度比较短，应力也十分容易发生损失，应该设在顶板的锚头之上，如果封闭不够严密的话，非常容易发生进水，进一步导致腐蚀现象，所以对于竖向的力筋进行施工时，必须要严格的控制各道工序，以确保锚下的混凝土具有很高的质量，并保证整个垫板的平整度，灌浆的饱满度和锚头的密封度。

结语

对于大跨度的连续刚构主梁来说，其跨中下挠和箱梁裂缝的具体成因是比较多的，必须要对各种可能的原因进行详细的筛查和分析。只有这样，才能够从设计、 施工和运营管理等不同方面来制定相应的合理措施，从而进行综合的治理。

参考文献

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