[科普中国]-预应力混凝土桥

介绍

预应力混凝土桥出现在20世纪30年代，50年代以来不断取得巨大发展，主跨90米，在中、小跨度范围内现已占绝对优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它是主要承重结构采用预应力钢筋混凝土结构的桥梁。

桥梁优缺点比较优点（1）节省钢材，降低桥梁的材料费用；

（2）由于采用预施应力工艺，能使混凝土结构的工地接头安全可靠，因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法，也能用于这种混凝土桥，从而使其造价明显降低；

（3）同钢桥相比，其养护费用较省，行车噪声小；

（4）同钢筋混凝土桥相比，其自重和建筑高度较小，其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。

缺点自重要比钢桥大，施工工艺有时比钢桥复杂，工期较长。但这些缺点属次要问题，且仍在不断地克服。

因此，在20世纪50年代以来所出现的一些新型桥梁中，它的适用范围最广，其发展方兴未艾。2

桥梁分类横截面形式小跨度预应力混凝土桥梁的横截面取板状或T形（见桥梁标准设计）；跨度较大时,则宜取箱形。行车道宽度大的公路桥,当跨度超过宽度的2.5～3.0倍时,可用作梁的上翼缘而受力的桥面板有效宽度就接近其全宽，如采用单箱单室截面，它将因腹板用料较省，比采用双室单箱或双箱者经济；如进而采用上宽下窄 的倒梯形单箱，可使桥面板的悬臂跨度减短，显著降低其所受荷载弯矩而减少桥面配筋，并可缩小所需墩台的横向支承尺寸及墩台的工程量。为减小自重，大跨度实腹梁常需在三个方向预施应力：即除纵向必需的预应力外，在桥面板中再施加横向预应力以减薄桥面板，并在腹板中施加竖向预应力来减少腹板厚度。

结构体系实腹梁和梁与墩刚性相连的T形刚构,其构件均以承受弯矩为主，是预应力混凝土桥最适用的形式。当跨度更大时，由于实腹构件自重太大，也有采用桁架梁的。至于其他结构体系，一般也能凭借采用预应力混凝土构件，获得一定的经济效益（见刚架桥、组合体系桥、斜张桥等）。

实腹梁桥（1）简支梁桥。在能整孔架设时，常被采用。中国预应力混凝土桥的标准设计主要采用简支梁。美国跨越庞恰特雷恩湖的两座平行桥，每座总长均为38公里多，分别为17.1米的简支梁（1956年建），和25.6米的简支梁(1969年)。科特迪瓦阿比让桥（1957年）为8孔跨度46.5米的公铁两用箱形简支梁，箱顶为公路,箱内为窄轨铁路。中国的洛阳黄河公路桥（1976年）为67孔跨度50米的简支梁。

（2）连续梁桥。梁以数跨为一联，仅在联和联之间及桥台和梁的活动端之间设置桥面伸缩缝，它是近年很受欢迎的一种体系。当跨度小于 100米时，可用顶推法架梁。例如，委内瑞拉的卡罗尼河公路桥（1963年，分跨为 48+4×96+48米），南非联邦象河铁路桥（1976年，11×45+45+11×45米），中国内蒙古包头黄河公路桥(1983年,12×65米，4孔一联)。当跨度较大或墩台较高时，可采用平衡悬臂法（见混凝土桥架设）现浇或拼装(必要时可用临时结构加强桥墩)。例如，法国热讷维耶(Gennevilliers)公路桥(1976年，105+172+74+172+113米),中国湖北沙洋汉江公路桥(1985年,62.4+6×111.0+62.4米）。

（3）铰式连续梁桥。设置铰的目的是使沿梁弯矩值不致变号，便于配置预应力筋，简化施工，但桥的刚度降低，养护费提高。中国成（都）昆（明）铁路旧庄河桥（1966年,24+48+24米）和孙水河5号桥（1970年,32.3+64.6+32.3米），都是在中跨中央设铰。

（4）V撑连续梁桥。将墩的上部用两根按V形布置的撑杆代替，从而将连续梁的一个中间支点改为两个，撑杆上端和梁刚性相连。从外形看，可认为这种结构属刚架桥，但从沿梁弯矩分布看，它实质上近于连续梁。如美国长礁（Long Key）桥（1980年,34.4+101×36+34.4米，8孔一联），中国在伊拉克承建的摩苏尔4号桥（1983年，44+10×56+44米，12孔为一联），均为V撑连续梁。

T形刚构桥简称T构桥。按其发展过程可分为早期T构桥、挂孔T构桥、单铰连续T构桥和反弯点设铰连续T构桥。

（1）早期 T构桥。在采用平衡悬臂法从一个桥墩现浇或拼装两相邻的主梁时,将墩和梁用预应力固结起来,以增加施工阶段抗倾覆的稳定性。这样，墩和梁就形成一个T构。随着施工的进展，当两相邻的T构在跨中相遇时，便在该处设置永久性剪力铰，这就是早期 T构桥的形式。其优点是主梁弯矩值不变号，便于配筋；缺点是在桥成之后，当混凝土发生不均匀徐变、收缩及遇到温度变化时，在剪力铰处产生附加剪力，使梁承受附加内力，且在活载作用下在梁跨中设铰处产生较大的转折角，对高速行车不利。如联邦德国的沃尔姆斯公路桥（1952年，101.6+114.2+104.2米），荷兰东斯海尔德公路桥(1965年,55孔91.4米)。它们每跨跨中都有铰。

（2）挂孔T构桥。在两个T构之间设一挂孔，这样可以部分地克服早期 T构桥的缺点。如澳大利亚布里斯班河公路桥(1972年,73.2+109.2+146.3+182.9+42.7米)，在其第2、第4孔内各有25米的挂孔；中国援助苏丹在瓦德迈达尼修建的青尼罗河桥(1976年,2×25.9+73.0+2×120.0+73.0+2×25.9米),挂孔为25米。中国重庆长江公路桥(1980年，86.5+4×138+156.0+174.0+104.5米),挂孔为35米，也是此种体系。

（3）单铰连续T构桥。对边跨较短，中跨较长的桥,只在中跨中央设永久性铰,而在其余各跨的T构不设永久性铰，并以另一套配筋将合龙的梁端连成整体，形成连续T构，这是对T构桥的一大改进。如联邦德国本多夫公路桥(1964年,43.0+44.4+70.5+208.0+70.5+44.4+43.0米)，日本滨名公路桥（1976年，55+140+240+140+55米）,中国台湾圆山公路桥(1977年,75+150+142.5+118+43米)等，均只在中跨中央设铰。

（4）在反弯点设铰的连续 T构桥。对于跨度相等的多跨桥,将300～600米长度之内的诸跨，按一联连续T构布置，再将各联之间所需的伸缩缝，设置在某一跨度的反弯点附近以铰相连，可使梁在受到活载时的挠度及转折角比其在跨中设铰时改善很多,这又是对T构桥的一种改进。如法国的奥莱龙桥（1966年），正桥跨度79米，共26孔,每4孔为一联，在反弯点处设铰；瑞士的贝肯里德桥（1981年）分跨为35+50+55×55+40米，每480米设一伸缩缝于跨度的1/5点处。

桁架梁桥以预应力混凝土作为受拉（或拉压）杆件，非预应力的钢筋混凝土作为受压杆件组成。一般先预制杆件，就地浇筑混凝土节点，再在受拉杆件中加预应力；或预制桁段，拼接后再加预应力。1960年联邦德国最早建成芒法尔(Mangfall)连续预应力混凝土桁架梁公路桥,分跨为90+108+90米。苏联萨拉托夫的伏尔加河桥（1965年，106+3×166+106米，挂孔46米），澳大利亚的里普桥（1973年,73.6+182.9+73.6米，挂孔37米），中国的湖北黄陵矶桥（1979年，53+90+53米，挂孔16米，（见彩图），均为预应力混凝土悬臂桁架梁公路桥。2