预应力空心板桥的应用

浅谈预应力混凝土空心板桥的应用

摘要：由于板式桥梁具有构造简单、受力明确的特点，可以工厂化预制，便于质量控制和降低成本可以根据需求，采用钢筋混凝土或预应力混凝土结构，做成实心或空心断面，并可就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中广泛采用。

关键词：预应力混凝土空心板桥；PC应用；PC问题

2011NO.02

ChinaNewTechnologiesandProducts

中国新技术新产品

建筑技术

中国新技术新产品1国内外预应力混凝土桥梁发展现状

1.1国外发展现状。预应力混凝土桥梁简称(PC)是应用最为广泛的桥梁形式，根据美国1950-1994年所建32。7万余座桥梁的统计资料，预应力混凝土桥梁是各类桥梁中缺陷率最低、使用寿命最长的，

PC桥梁在20世纪后期，取得了多方面的进展，使它的结构性能、使用寿命与设计施工水平都进入了一个新的、更高的层次。

1.2跨度记录不断刷新。20世纪末以来，多种桥梁跨度的世界纪录被刷新，例如1991年建成的挪威斯卡恩桑德桥创公路PC斜拉桥的跨度记录（主跨530m），1995年我国建成汕头海湾大桥创公路PC悬索桥的跨度记录主跨（452m）。

1.3预应力混凝土桥梁耐久性进一步提高(1)高性能混凝土的应用，20世纪80

年代，世界各地在大量研究了混凝土(包括PC)桥梁坏化的原因以后，认识到长期以来将抗压强度作为衡量混凝土各种性能的指标的观点是片面的。高性能混凝土简称(HPC)正是在纠正了片面强度观点以后才迅速发展，并在桥梁工程中获

得广泛应用的。(2)耐腐蚀筋材和力筋的应用，热挤PE索套:单根或多根平行钢绞线或微扭平行钢丝束通过挤塑机，将加热熔化的高密度聚乙烯直接紧裹钢绞线或钢丝束，形成连续的高密度聚乙烯(HDPE)护套。我国杨浦大桥和日本多多罗大桥都用微扭平行钢丝热挤PE索套制成的斜拉索。另有一种相当流行的弗列西奈式斜拉索，其由单根镀锌钢绞线涂油或蜡后再热PE挤索套形成3层防护的单根钢绞线，再由多根这种钢绞线连同专用锚具及HDPE套管，形成1根斜拉索，张拉锚固后，管内空隙压注蜡或水泥浆。法国诺曼底桥、香港汲水门桥均采用这类斜拉索。新型管道及压浆材料20世纪90年代以后，国外多用HDPE管代替过去的金属波纹管。HDPE具有耐腐蚀、不导电、强度高等优点

2.1预应力混凝土空心板桥的应用现状(1)从结构形式上，目前，国内公路及城市道路，尤其是平原，桥梁净空和桥台填土高度受限制的地区，PC简支空心板桥应用很广，其常用跨径为20-30，并多采用桥面连续板桥由于多用于净空受限的跨线桥及立交桥匝道桥，多数属于弯、坡、斜桥，为降低梁高，常采用普通钢筋混凝土现浇实心板结构，其跨径一般不超过30m，如进来在城市立交中采用的无梁板桥，就属于这一类型2)从施工工艺角度，由于先张法PC梁、板桥具有施工周期短，工序简洁、节省材料、耐久性好、维修养护量少等特点，在国内外均得到了广泛应用。但是，由于在我国多采用直线布筋，常用跨径一般限于20-35米，其中空心板板桥一般不超过25m，远远落后于国外广泛采用的折线配筋方式，如前苏联设计的先张梁跨度达到了69.2m，而向美、日等发达国家也多使用折线配筋的先张梁。后张法PC梁、板桥，由于采用曲线布筋，可以充分发挥高强钢

绞线及高性能混凝土的力学性能，从而获得较大的跨径，一般为20-30米，其横断面一般采用宽幅(板宽可达1.5-1.6m)耐及挖空率较大(0.5以上)矩形断面，又被称为大空板

2.2预应力混凝土空心板的特点

(1)预应力混凝土空心板的主要结构形式，立面布置上，有简支板和连续板两种结构。简支板结构简单，缺点是在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，行车颠簸，需要设置伸缩缝或桥面连续，难以保障行车舒顺，而桥面连也容易破坏。连续板结构无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重;主要缺点是结构较复杂，当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，往往要在工费昂贵的支架上现浇，工期较长。此外，作为折中方案的"先简支后连续"，即发挥了两者的优点，又克服了它们各自的缺点，可以先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁从而得到连续梁优越的使用效果。空心板在横断面挖空部分可以采用圆形、端部圆形、矩形、侧面和底面呈直线而顶部呈拱形等。空心板梁截面抗弯效率指标值随挖空率而变化，一般为0.4-0.55，在综合考虑结构受力和简化施工的前提下，常采用抗弯效率指标值较大的截面。成孔方一式多采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如高强复合薄壁管(GBF)等材料。

(2)预应力混凝土空心板的优点，总结起来，预应力混凝土空心板具有以下优点:①构造简单，工艺成熟，多数施工单位都可操作;②可以工厂化预制，现场装配，施工简便迅速，便于质量控制和降低成本;③体积小、重量轻、便于吊装④建筑高度小，不受填土高度限制;⑤对地基条件要求不高;⑥遭受破坏后易于修复。因此，预应力混凝土空心板桥在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中广泛采用。尤其是平原地区，由于受净空和桥台填土高度的限制，桥梁上部构造要求尽可能降低建筑高度，以减小纵坡、降低路基填土高度，减少耕地占用及降低路基处理难度，节省土方工程量。而预应力混凝土空心板建筑高度相对最低，对土源缺乏、软基较多的平原地区有显著的经济性，因而特别受到欢迎

3预应力混凝土空心板应用中遇到的问题①先张法预应力钢筋混凝土空心板，施工中需要注意温度对梁体养生的影响，避免出现温度应力造成的裂缝及梁端破坏等现象。②采用较大挖空率的先张法预应力大空板，放张后空心板会产生较大的上拱度和斜变变形，且上拱值随着存梁时间的加长而逐渐加大，如不采取措施，会导致跨中处桥面铺装厚度不足，使板在营运期受力状况不良。③采用较大挖空率的预应力大空板，由于其横向应力与其它挖空形式的空心板比大很多，顶板底面在车轮荷载作用下更容易产生纵向裂缝，影响板梁的正常使用，必须配置横向受力钢筋。

④对斜交大空板达到混凝土龄期放张时，锐角处容易出现裂缝，一般介于8-20cm,裂缝宽度约为lmm。裂缝产生的原因主要是在空心板放张时，梁体上拱，梁端向跨中处移动，锐角处受拉及支撑梁体受压，导致锐角处应力集中，超过了混凝土的极限强度而断裂。

⑤以往后张法预应力板梁由于采用XM锚或OVM锚，锚具的两个方向尺寸均较大，为布锚和布束需采用较人的截面尺寸，因而构件一般较为笨重,单位桥面板梁的混凝土材料和预应力筋用量均较高，造价也相对较高。⑥在桥梁设计时，往往对桥面铺装不作专门的计算分析，尤其是桥面连续缝处的配筋随意性很大。往往会使桥面连续构造部分出现硅开裂，逐渐发展成碎裂、坑洞等病害，严重影响桥梁的使用性能，并危及行车安全

[1]徐光辉，胡明义主编.梁桥(上册).北京:人民交通出版社，2000.

[2]张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京:人民交通出版社，2004