现代桥梁预应力结构论文

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1、现代桥梁预应力结构【摘要】预应力组合结构桥梁的发展历史、构造形式和特点等，在传统的预应力组合结构桥梁的基础上提出了两种新型预应力组合结构桥梁的概念设计方案，讲述了这两种新型桥梁方案的设计思路和特点，并对其适应条件和推广前景做了分析研究。【关键词】桥梁、预应力、概念设计、1引言随着材料科学的进步以及世界经济的发展，在传统的四大结构形式钢结构、木结构、混凝土结构和砌体结构之外，又产生了一种全新的结构形式——组合结构。由两种或两种以上的不同性质材料组合成整体共同参与工作的构件称为组合构件，由组合构件组成的结构称为组合结构。钢—混凝土组合结构是将钢材和混凝土

2、两种材料组合到一起，形成共同受力、协调变形的结构新形式。它充分发挥了钢材优越的抗拉性能和延性，混凝土良好的抗压强度和刚度等优点，并利用混凝土改善了受压区钢材的整体和局部稳定问题。由于它能够充分发挥材料各自的优良性能，因而世界上很多国家开展了广泛的研究工作，使其在土木结构领域尤其是桥梁工程领域得到了广泛的运用。2预应力组合结构桥梁简介预应力钢一混凝土组合结构桥梁是一种将现代预应力技术和组合结构桥梁结合在一起的新型桥梁结构形式。对于普通连续组合结构桥梁，由于中间支座负弯矩混凝土桥面板受拉开裂后退出工作，导致截面刚度降低，承载力下降。桥面板开裂还会导致钢筋

3、锈蚀，影响结构的耐久性。为了缓和或抑制负弯矩区混凝土板的开裂，提高结构刚度，可以在混凝土桥面板内施加预应力，抵消外荷载产生的拉应力，达到抗裂的效果。另外，预压钢梁可以提高钢结构的弹性范围或承载力。2.1预应力组合结构桥梁的发展历程预应力组合结构桥梁至今已有几十年的发展历史。1934年，德国的FranzDischinger教授提出了用高强钢丝索对钢梁或组合梁施加预应力的思想，随后学术界和工程界展开了大量的研究和实践，促进了预应力钢一混凝土组合结构桥梁的不断发展。1957年，德国在Montabaur附近的Auback流域建成了一座三跨预应力组合连续梁桥，

4、板梁两侧布置预应力筋，与普通组合梁桥相比，减轻自重33%，节约钢材用量28%。1964年，位于美国加利弗尼亚的三跨预应力组合连续梁，正弯矩区施加预应力引起内支座的次弯矩及负弯矩区的预应力，降低了混凝土受拉区应力、梁底部受压应力及跨中梁底翼缘的拉应力。1984年，T.Y.Lin国际公司于美国北Idaho设计的十跨BonnetsFerry预应力组合桥梁，内支座负弯矩区预加应力分为两个阶段，第一阶段在浇注混凝土桥面前对钢梁施加预应力，以控制其上翼缘的恒载应力；第二阶段，对混凝土桥面纵向施加预应力，以抵消活荷载产生的拉应力。2.2预应力组合结构桥梁的特点预应

5、力钢—混凝土组合结构将组合结构的先进技术与现代预应力技术有机结合在一起，综合了预应力结构和普通组合结构的特点，它完善了钢—混凝土组合结构的受力性能，拓宽了组合结构的应用领域。与普通组合结构桥梁相比，预应力钢一混凝土组合结构桥梁的优势有：（1）采用预应力技术能够充分利用高强钢材，可以节约钢材，大大改善了连续结构中间支座区域的受力性能，与普通组合结构相比，预应力组合结构可以节约钢材10%～30%，降低总造价10%～20%；（2）施加预应力扩大了钢梁的弹性范围，调整结构内力分布，预应力可以显著提高结构的弹塑性阶段刚度，减小挠度；（3）预应力能够平衡全部恒载

6、和部分活载，从而降低梁高，减轻结构自重；（4）预应力的施加降低了钢梁的最大拉应力，降低了有效应力幅值，改善了结构的疲劳和断裂性能，延长结构的使用寿命；新型预应力组合结构桥梁（5）在组合梁的修复加固中，采用体外预应力技术是一种经济有效、施工简便的方法，它不破坏原有结构，能够较为显著地改善结构使用状态，并提高结构的极限承载力。与预应力混凝土结构相比，它具有承载能力高，自重轻，抗疲劳性能好等优点。特别是跨越能力大，可以减小中间桥墩，缩短建桥时间。预应力钢一混凝土组合结构并不是完美的，存在着不足之处，主要表现为：（1）工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要

7、配备一支技术较熟练的专业队伍；（2）需要有一定的专门设备，如张拉机具等，而且预应力组合梁要耗用数量较多、质量可靠的锚具，锚固部位构造复杂，结构受力需进行专门分析；（3）对于体外预应力筋，锚头失效则意味着预应力的丧失，所以锚头应严防被腐蚀。2.3预应力组合结构桥梁的一般构造2.3.1预应力组合结构桥梁的截面形式预应力组合结构桥梁的截面形式可以分成如下几类：（1）混凝土翼缘的类型有现浇混凝土翼缘、预制混凝土翼缘、压型钢板混凝土翼缘，同时，混凝土翼缘又有无承托和有承托之分；（2）钢梁的类型有工字型钢梁、闭口钢箱梁、开口钢箱梁；（3）连接件的种类和布置形式有

8、单排和多排布置形式、有柔性和刚性连接件；以上各种形式相互组合形成多种多样的预应力组合梁的截面形式，其中常用的