浅析预应力钢结构在桥梁施工设计中的应用

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1、浅析预应力钢结构在桥梁施工设计中的应用潍坊市市政工程养护管理处山东潍坊261041摘要：预应力技术简而言之就是事先使材料经过变形，从而减少其在使用过程中的变形，降低因为材料变形而带来的对于工程的破坏。预应力技术早就存在，只不过在预应力钢结构出现之前没有系统的计算研究，从而未能大范围推广。例如，在古代通过引入预应力，制造出来的雨伞和木桶，都能在强度比较高的情况下得到各自相应的使用功能。木文根据笔者工作实践，对预应力钢结构在桥梁施工设计中的应用近些分析，希望可供相关从业者的参考借鉴。关键词：预应力钢结构；桥梁施工；设计一、钢结构的性能优势钢材的优势具体表现在：1、同样的荷载承受能力，钢材较其

2、它建筑材料自重轻很多，这在很大程度上减轻了建筑静荷载；2、与混凝土、石材、木材等材料相比，钢材具有更强的变形能力和更好的整体刚性。建筑结构对于荷载的承受能力存在极限状态一一承载力极限状态和正常使用极限状态。我们对建筑结构的要求是建筑需要满足正常使用极限状态,钢材在结构整体刚性的优势，使其成为许多大跨度以及超高层建筑的首选材料；3、钢材具有很好的匀质性，各向同性，这种特性避免了建筑受材料力学性能上木桶效应的限制。二、预应力钢结构特点预应力钢结构就是将钢结构中部分普通钢材用经过处理后得到的预应力钢材代替，并且结构中其他的构件承载力在一定程度上得到提高。它的原理就是在结构或者是构件受力相对较大

3、的局部，以与之将要受到的荷载方向相反的预应力对钢材事先进行人为处理，从而可以在结构受到荷载作用时，钢材构件可以通过自身材料内部存在的应力与之平衡一部分，使钢结构在合理的变形范围之内可以承受更大的荷载，从而为建筑形式提供更大的可能性。钢结构在建筑中大范围应用较预应力钢结构早，但正是由于钢结构自身存在一定物理性能上的局限性，后者才顺势而生，所以预应力钢结构与普通钢结构相比有着自身无可替代的优越性，具体表现为：1、预应力钢结构能够充分利用钢材的强度，优化钢材在承受荷载时的应力分布状态。钢材虽然具有强度高的特点，但同时在承受越来越人的荷载的同时，由于材料本身的高弹性以及高韧性，钢材会发生很大的变

4、形，这会使钢材的强度得不到有效的利用，例如相同条件下，在允许的变形范围之内，预应力钢结构荷载承受能力是普通钢结构的2〜3倍；2、预应力钢结构与普通钢结构相比可以提供更高的结构稳定性。荷载作用下的预应力结构变形是与结构自身应力方向相反的，所以与普通钢结构相比,在结构自身内部应力得到平衡之前前者所能承受的荷载较后者大岀很多，由此可以提高结构的稳定性。预应力的存在还可以优化结构整体的循环应力的特征，从而使钢材本身的疲劳强度大大提高；3、使建筑自身形成的荷载更小，从而使结构的多项属性得到改善。例如，由于结构自身更为轻巧，在地震吋建筑荷载会小很多，因此提高结构的抗震性。4、更为节省材料。预应力钢结

5、构中受弯构件可以通过结构自身预应力将一部分弯矩转换为轴拉力，从而降低弯矩的峰值，使缩小结构构件的截面成为可能，因此相对于普通钢结构，预应力钢结构在钢材的使用上可以更为节省。一般情况下，单次张拉后，预应力钢结构比普通钢结构节省钢材10%〜20%,经过多次张拉后，这一数值最多可能达到40%,而采用预应力创新体系结构后，该结构与传统的普通钢结构相比，其至节省了几十倍的钢材。例如，在1984年建成的天津宁河体育馆中采用预应力钢结构后，省钢率达到11%〜12%,而在四川攀枝花体育馆结构中，应为采用了预应力钢结构，整个工程钢材节省率达到了38%之多。三、预应力钢结构在桥梁设计中的应用某公铁两用大桥全

6、长约2,842.Im,其中上层为公路，下层为铁路。大桥以供分为南北引桥和南汉主桥三部分，其中南仪主桥全长1,092m,为双塔三索面斜拉桥。其中斜拉桥部分由板桁和钢桁梁结合构成其主梁部分，分别为N形桁架，宽2×15m＞高15・2m的桁、主桁4片，保持14m的节间距离。M30.M24这两款高强度的螺栓被用于连接工地的钢桁梁。在主塔下横梁的钢梁悬臂安装设计中，为了保证下横梁以外的钢梁能够得到有效支撑，需要设置一定的临时支撑结构。在经过了严密的分析和计算后，决定采用预应力钢结构的形式来实现支撑结构设计。在托架顶部的｝800x22钢管内通长水平横穿31小15・24钢绞线，通过张拉托架两

7、端钢绞线产生的预应力来克巨大的水平力，结构设计简洁明了，结构的安全性有保证，经济效益明显。经过桥梁的墩旁托架设计和施工难度极人，釆用预应力钢结构这一结构形式，预应力有效的克服了由于钢梁悬臂安装过程中对墩旁托架所产生的巨大水平力，整个结构在使用的过程中状态良好，墩旁托架的安全和质量得到了很好的控制，在支撑高度接近40m,要承受近70,OOOkN的荷载（包括下横梁承受那一部分），墩旁托架仅用了约1,024t的普通钢材，取得了很好的应用效