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建筑知识
某施工单位承接了一座4m×30m预应力混凝土T形梁桥,采用后张法进行施工,下部为桩柱式结构,采用机械钻孔灌注桩。30mT梁在场地附近的平坦地预制,预制场地进行了处理,保证T梁的预制质量。施工单位严格按
题目：按照多孔跨径总长划分,本桥为()。
A 、特大桥
B 、大桥
C 、中桥
D 、小桥
【正确答案：B】
一、预应力混凝土连续梁桥的特点
众所周知，普通混凝土框结构由于跨度小、柱网密，无法满足多种功能的需要，而预应力可以有效解决以上问题。预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小，重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好，能有效地控制结构的挠度(甚至无挠度)，节约钢材40％～50％，节约混凝土20％～40％，特别在大跨度结构中更为经济。在张拉预应力连续梁桥结构中，结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力，造成人为的压应力状态，预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度。保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝土的粘结，使混凝土产生预压应力。同时其具有较强的变形恢复能力，抗震性能明显高于普通钢筋混凝土结构，而且便于震后加固。值得注意的一点是，预应力混凝土由于自重轻，按理含钢量应该少，但由于现在的设计水平问题，此部分并没有减少。反而很多设计含钢量大了，很大程度造成主体结构成本增加。
二、预应力混凝土连续梁桥的设计
(一)预应力混凝土连续梁桥设计的内容
1.荷载。施工时的荷载条件中，预应力荷载应按扣除第一批预应力损失后的有效应力来确定；其他荷载应根据施工阶段可能的最不利荷载情况来定。而施工时的支撑条件应考虑施工方案的具体情况来定，模板周转情况影响施工阶段的结构分析模型的支撑条件与荷载条件的选取。
2.极限设计。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计，计算时要考虑预应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋，提高结构在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉区裂缝，改善结构的受力性能。对无粘编者按预应力砼连续结构作补充设计，选取合适的荷载效应值与材料参数，验算抵抗预应力筋失效时连续倒塌所需的非预应力筋用量。
(二)预应力混凝土连续梁桥设计的步骤
1.进行结构布置，选取恰当的力学模型。
2.根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。
3.主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。
4.进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。
5.按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。
6.根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。
三、预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法
预应力混凝土连续梁桥的发展与其施工方法密切相关。不同的施工方法对连续梁桥的内力会产生较大影响，从而影响其构造设计。
(一)整体现浇施工法
整体现浇施工通常一联为整体浇注混凝土而成。首先搭设支架，然后在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法。由于施工需用大量的模板支架，一般用于中小跨径的桥或为交通不便的边远地区采用。随着桥梁结构形式的发展，出现一些变宽的异形桥、弯桥等复杂的混凝土结构，又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用，在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便、费用较低时，也有在中、大跨径桥梁中采用满堂支架施工方法。预应力混凝土连续梁桥需要按一定的施工程序完成混凝土的现场浇筑，待混凝土达到所要求的强度后，拆除部分模板，进行预应力筋的张拉、管道压浆工作。至于何时可以落架，则应与施工程序和预应力筋的张拉工序相配合。
(二)预制简支－连续施工法
预制简支－连续施工又称先简支后连续施工法。其程序为：预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋的张拉锚固，安装完成后经调整位置，浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。简支－连续施工方法亦存在体系转换。体系转换方法一般有以下三种：
1.从一端起依次逐孔连续，即先将第一孔与第二孔形成两跨连续梁，然后再与第三孔形成三跨连续梁，依此类推，形成一联连续。
2.从两端起向中间依次逐孔连续。
3.从中间孔起向两端依次逐孔连续，如遇长联，可按上述三种方法灵活综合选用。显然，不同的体系转换方法所产生的混凝土徐变二次力及预加力产生的二次力是不同的。
(三)悬臂施工法
用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，分悬浇和悬拼两种，其施工程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。在悬臂或拼浇过程中，要采取使上、下部结构临时固结的措施，待悬臂施工结束、相邻悬臂端连接成整体并张拉了承受正弯矩的下缘预应力筋后，再卸除固结措施，使施工中的悬臂体系转换成连续体系。
(四)移动式模架逐孔施工法
移动式模架逐孔施工法是近年来以现浇预应力混凝土桥梁施工的快速化和省力化为目的发展起来的。它的基本构思是：将机械化的支架和模板支承在长度稍大于两跨、前端作导梁用的承载梁上，然后在桥跨内进行现浇施工，待混凝土达到一定强度后脱模，并将整孔模架沿导梁前移至下一浇筑桥孔加些有节奏地逐孔推进直至全桥施工完毕。尚须指出，移动式模架逐孔施工法不仅用来建造连续梁桥，同样也往往用来修建多孔简支梁桥。
预应力T形梁桥的理论要点
1.预应力T形梁在设计时候必须考虑到预应力T形梁桥的跨径设计。我国编制了后张法预应力混凝土简支梁桥的标准设计，标准跨径为25m，30m，35m，40m。但现在我省建设的高速公路中已经有了跨径达50m的预应力T形梁桥设计。
2.预应力T形梁等截面设计时应该考虑其高跨比宜在1/14—1/25内选取。随着跨径的增大而取小值，随着T梁数量减少而取大值。而为了截面布置经济合理，节省预应力筋的配筋数量，T梁截面的效率指标P应大于0.5。加大翼缘板宽度能有效地提高截面的效率指标。
3.为了能满足钢丝束的布置要求和在端头处能承受较大的支承反力和能承受较大的剪力，预应力T形梁端头设计时应将梁肋加宽做成马蹄状，且马蹄面积不宜小于全截面的10%—20%以便防止在施工和运输过程中使马蹄部分出现纵向裂缝，并梁端头靠近支点处腹板和马蹄在梁高1m左右设计为同宽。同时还注意马蹄部分不宜过高，过大，从而降低截面型心，导致降低抵消T梁自重的能力。
4.预应力T形梁的配筋包括预应力筋布置和非预应力筋的布置。预应力筋的布置原则为：在保证梁底保护层厚度及使预应力筋位于索界内的前提下，尽量使预应力筋的重心靠下；在满足构造要求的同时，预应力筋尽量相互紧密靠拢，使构件尺寸紧凑。将预应力筋全部弯至梁端锚固，可以减少摩擦损失，但梁端受预应力较大。预应力筋的配筋数量必须经过严格的计算而得出配筋数量。非预应力筋的配筋根据钢筋混凝土配筋原则加设T梁底主筋，箍筋，水平分布筋，预应力钢束定位钢筋，防张拉时开裂钢筋，防收缩钢筋，架立钢筋等。这里特别要求在梁端头加宽的范围内设置防张拉导致混凝土开裂的钢筋网。
5.预应力钢束施加预应力的计算。现在大部分预应力钢绞线采用ASTMA416-98标准270级低松弛钢绞线，其标准强度Ryb=1860MPa，公称直径15.24mm，公称面积140mm2。弹性模量为1.95*105MPa。张拉控制应力为0.75倍标准强度，即0.75*1860=1395MPa。张拉控制力就为（1395*140）/1000=195.3KN。所以每束钢束的张拉控制力P为195.3*钢束的股数N。张拉伸长值分直线段和曲线段计算。直线段：首先计算出预应力钢绞线的直线段长，然后根据下式计算：
L直=P*（1-e-kl）/Ay*Eg
P—张拉力（KN）
Ay—预应力钢绞线截面面积（mm2）
Eg—预应力钢绞线弹性模量（MPa）
k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数（见桥梁施工技术规范）
u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数（见桥梁施工技术规范）
l—预应力筋直线段长（m）
曲线段：将预应力筋钢束布置图中各曲线段区分开，按下式计算：
L曲=P*L*{[1-e-(kl+uθ)]/（kl+uθ）}/Ay*Eg
各符号意义同直线段
最后直线段和曲线段计算伸长汇总即为总伸长量：
L总=∑L直+∑L曲
张拉时必须保证混凝土强度达到设计强度的90%以上才可进行，预应力的施加时分单端张拉和两端张拉。两端张拉时应同时进行。记录好各阶段的应力值和伸长量，计算出钢束的实际伸长值，再和理论伸长值比较，误差值控制在±6%内。并且不能出现滑丝、断丝超过规范规定的数值（规范规定：每束钢绞线断丝或滑丝不超过1丝；每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%）。
在预应力筋张拉完成后，应尽早进行孔道压浆。压浆标号按设计进行，采用一次压浆，压力为1.0MPa。孔道压浆顺序按设计进行。从孔道的一端压进到另一端饱满和出浆，并且流出的水泥浆稠度必须和压进端一样且符合规定要求。
6.预应力的封锚必须严格按规范和设计要求。封锚混凝土标号必须和T梁混凝土标号一致甚至更高。
预应力T形梁桥在施工实践中的操作要点
预应力T形梁桥的施工主要流程：
1.首先对T梁预制场地选择应该要能满足T形梁的预制，吊装，运出等工序。并要能满足材料的方便运入和便于施工。
2.严格控制好T梁预制过程中各工序的质量情况。包括钢筋制作安装、预应力钢束制作安装、混凝土浇注时所用的原材料，配合比，拌运，入模，振捣等过程中质量控制、后张预应力的施加控制、封锚控制、注浆材料，配合比，注浆工艺，注浆压力等的控制。
3.混凝土拆模后对T梁外观质量的控制以及外观质量缺陷的处理。
4.成品T梁的存放安全注意事项以及T梁在吊运途中的安全注意事项。T梁必须存放于地基承载力满足要求且场地周边无滑坡、坍方等影响的平坦场地内；吊运时必须符合起吊安全操作规程且将T梁加固牢固方可运出；安装过程中架桥机操作、T梁就位等应严格遵守起吊安全操作规程，注意安全监管防止安全事故发生；T梁就位于设置的临时支座上，其轴线、高程、倾斜度等必须符合规范和设计要求。
5.T梁安装就位完成后，须将横隔板、湿接缝、连续段等的钢筋按设计和规范要求焊接牢固。尽早完成横隔板、湿接缝、连续段的混凝土浇注（施工时记得先将桥面负弯矩钢束预埋穿过各个连续段）。在施工这些部位时必须加强安全施工技术交底、安全措施落实监督。
6.完成上述混凝土待其达到所要求的强度后，进行桥梁的体系转换。T梁吊装时是安装于临时设置的支座上的，而根据设计中的几跨一联的要求（一般为三跨一联或四跨一联）将固节墩、连续墩、过度墩的连续段浇注完成待混凝土强度达到设计要求后，将所有临时支座拆除，这样整座桥梁就完成了体系转换达到设计要求（如果不先进行桥梁的体系转换而进行桥面施工则会导致以后施工完桥面后再体系转换引起的桥面标高不符合设计及规范要求）。然后开始桥面负弯矩预应力的施工，桥面负弯矩预应力的作用是为了防止墩顶处产生的负弯矩导致桥面产生裂缝而设的。桥面负弯矩施工时特别要注意的是预应力的施加和管道注浆。
7.桥面负弯矩施工完成后，桥面凿毛，进行桥面和护拦的施工。桥面施工时严格控制好桥面标高和平整度，标高利用水平仪控制且只能一座桥只能用一个水准点，平整度利用3m直尺检测，误差值不能超过设计及规范要求。桥面施工时还必须注意桥面的拉毛、清洗，以便桥面能和路面沥青有很好的结合力。
8.护拦施工时应注意路线的曲线线形，在施工放样时可以将桩号控制在5—10m内以调整路线的线形。护栏标高也应严格控制，严禁护栏顶在纵向有明显的起伏。护栏外观质量的控制极为重要，在护栏混凝土浇注完成拆模后，对气泡孔和局部麻面可采用抹干水泥灰的方式来处理，必要时用砂布清光。
9.以上工序全部完成后，可以提出交工验收。待路面单位铺路面沥青和安装其他附属设施。
综上所述，对于公路桥梁的设计和施工以及公路桥梁的理论和实践的结合都离不开经济合理的原则。我们只要掌握了扎实的基础知识，才能在实际的操作中充分发挥自己的潜力。也在实践中努力创新，积累经验，不断地完善和提高自己。
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