【路桥工程实践】预应力混凝土桥梁的若干问题

一、跨径比

一般情况下，为使边跨正弯矩和中支点负弯矩大致接近的原则，以使布束更趋合理，构造简单，故L1/L2=0.539～0.692是常见的边、主跨的跨径比范围，当L1/L2≤0.419时，边跨则需压重，应属于非常规的特殊处理；大都L1/L2=0.54～0.58则较合理，这将有可能在边跨悬臂端用导梁支承于端墩上合拢边跨，取消落地支架。

二、梁高

主跨箱梁跨中截面的高跨比h0≈(1/46.2～1/86)L2,通常为（1/54～1/60）L2，在箱梁根部的高跨比h1≈（1/15～1/20.6）L2,大部分为（1/18）L2左右。

目前在国际上有减少主梁高跨比的趋势，已建成的挪威stolma桥和Raftsundet桥，在跨中区段采用了轻质砼，减轻了自重，减小了主梁高跨比，其跨中h0≈1/86·L2和1/85.1·L2，根部高度分别为h1=1/20.1·L2和1/20.6·L2。

一般情况下，可采用2次抛物线的梁底变高曲线，但往往会在1/4·L2和1/8·L2处的底板砼应力紧张，且在该截面附近的主拉应力也较紧张，因而，可将2次抛物线变更为1.5～1.8次方的抛物线更合理。

在江苏平原通航河道上，为了满足通航净空的要求，在设计时甚至采用大于2次抛物线的幂级数设置底板曲线，这是值得十分注意的问题，事实证明，跨中挠度一般较大，极易发生正弯矩裂缝和斜裂缝。

三、顶板厚度

以往通常采用28cm，近年来已趋向于减小为25cm，这显然与箱宽和施工技术有关。

四、底板厚度

以往通常采用32cm(跨中)，逐渐向根部变厚，少数桥梁已开始采用28-25cm者，其厚跨比通常为（1/140～1/160）L2,也有用到1/200·L2者。

挪威stolma桥和Raftsundet桥最大底板厚度为105cm和120cm，合跨径的1/286.7和1/248.3，这将取得了明显的经济效益。

五、腹板

一般为40～50cm，但应特别注意主拉应力的控制，近年来在腹板上出现较多斜裂缝的病害甚多，应予谨慎。

增加箱梁的挖空率，减轻截面的结构自重，采用高标号砼，采用较大吨位的预应力钢束，采用三向预应力体系等，无疑都是提高设计水平，获得良好经济效益的重要措施，但同时又必须合理地掌握好“度”，必须确保结构的安全度和耐久性。

六、连续通长束不宜过长

根据连续结构的受力特点，截面上既有正弯矩也有负弯矩，个别设计中将连续通长束顺应弯矩包络图仅作简单布置是欠合理的，尤其对于较小跨径的矮箱梁，其摩擦损失单项即可达40～60%σk之多。建议此时可采用两根交叉束布置，也可改用接长器接长，分成多次张拉等。但在具体设计时接长器也不宜集中在某一个断面上，以使截面的削弱过于集中，同时也会造成施工上困难。

七、普通钢筋是预应力砼结构中必须配置的材料

当混凝土立方体试块受压破坏时，可以清楚地看到混凝土立方体试块侧向受拉破坏的形态。也即预应力仅在某一个方向上施加了预压应力，而在其正交方向却会产生相应的侧向拉应力，这是预加应力的最基本概念，必须牢固掌握，灵活应用。

因而，在预应力混凝土结构中必须配置一定数量的非预应力钢筋，以保证预压应力的可靠建立。为此，在一般情况下，非预应力钢筋约为80-100kg/m3（一立方米砼中的含筋量）。偏少、偏多的构造钢筋均需作适当优化和调控。例如××桥为多跨L=42m的预应力混凝土等高度连续箱梁，设计中采用了185kg/m3的普通钢筋，明显偏多，但在某些局部的普通钢筋却又偏少。又如某桥的非预应钢筋仅为36.6kg/m3，实属太少。

八、关于扁波纹管、扁锚的采用

扁波纹管的采用，日益广泛，有利于减少构件的截面尺寸，但必须注意如下几点：

1、扁波纹管的尺寸高度不宜太小，不利于饱满灌浆。例如目前采用的M15-4，其相应的扁波纹管内径为70×19mm，一般常采用的钢绞线直径为φ15.24mm，则可灌浆的间隙仅有3.76mm＜＜10.0mm（公路桥规JTJ023-85，第6.2.26条、四中要求：“管道的内径应比预应力钢筋外径至少大1.0cm”）。在宽度方向：70-4×15.24=9.04mm<10mm，其平均间隙为（70-4×15.24）/(4+1)=1.8mm。因此很难保证灌浆的饱满度和可靠握裹。在施工过程中扁波纹管的变形的可能性远大于圆波纹管。

2．扁波纹管的根数。在实际工程中常用的钢束根数为每管内4束或5束。其锚圈口的损失，5束应大于4束，远较圆锚时要大，其锚固效率系数也较难保证达到95%，同时在穿束过程中也极易绞缠在一起，因而建议，每管内3.0束合适，4.0束尚可，5.0束不妥。

3．扁锚用作横向预应力束合适；用作纵向受力主束欠妥，不应采用“扁锚竖置”作为纵向受力主束（弯起），这将会使实际有效预应力严重不足，各股钢束在竖置弯起的扁波纹管内互相嵌挤，摩阻损失很大，对扁波纹管的横向扩张力也很大，各束受力很不均匀，延伸率无法控制，这种‘“扁锚竖置”方案已有多座实桥失败，应该禁止采用。

九、关于钢铰线的弹性模量

Ey的的理论值为Ey=(1.9～1.95)×105Mpa，而在试验报告中常会出现Ey’=(2.04～2.06)×105Mpa的结果，如按Ey’=2.04×105Mpa计算张拉伸长量，则理论值与实际值的误差将达： ，这里已超过施工规范6%的误差范围了。其原因在于Ey= ，由于试验值中并未用真实的钢绞线面积Ay’代进上式计算，而是采用了理论值Ay（偏小值）代进上式计算Ey，从而得到了偏大的Ey’值。因而，在工程应用中的伸长值控制，必须按实测值Ey’控制，而不应是理论值Ey的计算伸长量。

十、锚头或齿板的压陷、压崩破坏

在工程中锚头或齿板压陷、压崩破坏，时有所见。值得注意者，局部受力的锚头或齿板的砼强度和配筋一般地安全储备较小，且由于该局部区内的配筋又较密，砼操作空间又较小，振捣工作又较困难，稍有疏忽，很易出现质量事故，所以在施工中应备加小心。