关于体外预应力连续刚构桥施工及监控技术的研究

王晓山

摘 要： 预应力混凝土连续刚构桥在经济性、实用性等方面有着十分突出的优势，在近年来被广泛使用，但腹板开裂和跨中下挠过大的问题的显现，直接影响了连续刚构桥的使用安全。在这样的背景下，体外预应力被研究应用于大跨度连续刚构桥中，以解决连续刚构桥使用过程中存在的问题。本文通过对体外预应力结构的优缺点分析入手，探索预应力混凝土连续刚构桥梁施工及监控技术要点，为桥梁施工及监控技术的研究提供参考。

关键词： 体外预应力;连续刚构桥;施工与监控;技术研究

随着高速交通的发展，桥梁的舒适平稳性、安全性等要求不断提高，解决现役连续刚构桥梁出现的各种问题，对更好的服务于现代交通有着十分重要的意义。体外预应力连续刚构桥梁是通过将预应力筋设置在梁体混凝土截面外部，利用端部锚具和转向块完成预应力筋束和混凝土之间荷载传递的一种桥梁结构，体外预应力连续刚构技术在桥梁加固和新建桥梁上均有所应用，进一步确保了桥梁的安全。

一、体外预应力结构的优点

体外预应力结构起源于外国，已有将近百年的发展历史，而我国直至上世纪80年代才开始应用，技术发展时间短，应用范围还相对较小。通过对国内外体外预应力连续刚构桥梁的分析，可以归纳出如下优点：

（一）结构安全、使用寿命长。预应力筋防腐技术已十分成熟，进一步保障了预应力筋的强度，提升了结构整体安全，加之，体外配筋的预应力桥梁，为混凝土的灌注提供了更好的基础条件，增强了混凝土灌注质量，延长使用寿命。

（二）施工及维护较为方便。体外预应力筋的构造特点，更加方便施工与后期的维护检查，例如在维护过程中需要更换钢束时，非体外预应力配置的钢束更换基本很难实现，但体外预应力配置的钢束却可以轻松实现。同时，这种体外预应力技术还被作为一种重要的加固方式使用，它能够有效提高构建的抗弯能力。

（三）综合经济效益突出。体外预应力连续刚构桥梁具有较为突出的经济优势，主要体现在材料成本和人工成本缩减两个方面，由于预应力钢索及其管道的外布置方式，减少了构建腹板的混凝土浇筑面积，同时，在施工程序上进行了压缩，缩短施工时间，节约了人工成，综合以上两个方面，体外预应力连续刚构桥梁从成本角度来看经济性更好。

（四）技术设计自由度增大。体外钢索布置的结构模式，給设计更多的空间，便于设计调整。

二、体外预应力结构的缺点

体外预应力结构在桥梁建设和加固应用中有着不可替代的作用，然而这种结构也不是完美无缺的，它自身也存在一些问题，主要体现在体外预应力筋缺少混凝土保护，容易遭受火灾;转向和锚固装置受力范围增大，负担较重;承载极限状态下体外预应力结构的抗弯能力小于有粘结和无粘结预应力结构而带来的预应力估算问题。这些问题和缺陷随着技术水平的提升，有一部分问题已经得到了控制，但仍然没有完全解决。

三、体外预应力连续刚构桥施工及监控技术要点

（一）在桥梁加固中的施工及监控技术要点。

桥梁加固是体外预应力结构的应用内容之一，通过采用在梁体下缘设置预应力拉杆或预应力束的办法，实现对受拉区的加固，提高其载重能力。施工及监控技术要点如下：

1.建立加固模型，确定施工步骤及环节。进行桥梁加固施工阶段的恒载、活载、预应力、混凝土收缩余变等荷载作用下的分析计算，详细核定技术指标与主要材料，分解桥梁加固的施工阶段。

2.按标准开展桥梁施工监控。一是桥墩监控，重点对桥墩的应力以及变位进行监测，分别在根部、截面、中部选择变测点，对桥墩在大桥施工中的状态进行全面监测，以及时调整基数参数。二是桥跨监测，分别进行应力监测（要重点做好箱梁监测面选择）、主梁挠度观测、预应力监测、齿板转向快监测。

（二）在新建桥梁中的施工及监控技术要点。

体外预应力结构连续刚构桥的施工及监控技术可以从施工设计、施工手段、监控内容、监控方法等方面进行归纳分析：

1.施工技术要点分析。一是大桥主梁体外预应力施工，要设计选择符合施工工程的转向块和转向器，重点做好转向器部分的定位和连接，提高安装精度，确保定位准确，强化转向器之间预穿钢丝的施工，做好转向器测量定位。二是做好混凝土浇筑中转向块浇筑环节的施工操作，确保施工质量。三是选择恰当的体外预应力束施工方式，主要类型分别是逐跨预制节段施工的长桥、采用悬臂施工或顶推施工的预应力混凝土连续梁桥、混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用钢结构的配束、坦拉式体外预应力结构。四是体外索混凝土进出口部位的处理和施工，要严格按照施工工艺流程规定的步骤开展。

2.监控技术要点。施工控制是多个环节有机结合的闭环程序，由预告、施工、监测、识别、修正几个部分组成，循环往复。施工监控应重点做好以下几个要素的监测与控制：

（1）监测

一是大跨径预应力连续刚构桥的主梁观测，观测内容不仅包括各阶段箱梁底面、顶面的烧度，还包括混凝土的弹性模量、徐变收缩系数、容重测试等。

二是做好结构变形监测，包括主梁标高测试和墩顶水平位移测试，监测的时间应安排在日出半小时之内（温度均衡状态下）。

三是要做好主桥应力监测、竖向预应力监测、腹板剪应力监测、体外预应力索力监测以及主梁挠度的长期监测。

（2）控制

施工控制分为变形控制和内力控制两部分，其中变形控制主要指箱梁的竖向烧度及其横向偏移控制，内力控制主要是指对主梁关键截面应力的控制。通过做好施工控制计算，实现对主要技术指标的控制，确保桥梁建设进度和质量。

结束语

体外预应力连续刚构桥更为安全、稳定，体外预应力技术在桥梁加固和桥梁新建的应用上都取得了较好的成效，越来越受到重视，通过对体外预应力连续刚构桥施工及监控技术的初浅研究，希望能够对体外预应力连续刚构桥的应用及发展起到一定的帮助。

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