（1.四川化工职业技术学院；2.泸州市人民医院基建办，646000）
【摘要】本文以某座高速公路上的桥梁工程为例，阐述了纵向预应力混凝土的构件，详细分析了连续梁桥悬臂预应力筋和连续预应力筋的配置，并针对案例工程提出预应力优化方案，主要包含优化目标和具体优化方案两方面的内容。
【关键词】纵向预应力混凝土技术；开发；应用
随着我国社会的快速发展，我国的铁路、高速公路、桥梁工程日益增多，而大部分桥梁工程项目是预应力混凝土桥，表明预应力混凝土技术对我国桥梁事业的发展有重要作用。现对纵向预应力混凝土技术进行探讨，分析该技术的开发和应用情况。
一、工程概况
本文主要以某座高速公路上的桥梁工程为例，该桥是分离式预应力混凝土连续刚构桥。5跨一联三向预应力混凝土变截面连续箱梁是该桥梁的主体上部结构。跨度主要是110m和200m两种长度，该桥梁工程使用悬臂现浇法进行箱梁的施工，两侧悬臂有22段，每段的箱梁使用三向预应力，其中，底板上弯术SWC/CWC、底边连续束SBC/CBC、顶板连续束TC/STC/CTC、腹板下弯束WC组成纵向预应力束，且纵向预应力束WC23长度最大。
二、纵向预应力混凝土构件
预应力混凝土连续梁桥和连续刚构梁桥的施工操作相对简便，跨度较大，受力均匀合理，维护费用不高，车辆在其上行驶时，并不颠簸。我国多数大跨度、中跨度的桥梁均是应用这种类型的桥梁。桥梁工程师科学设计大跨径三向预应力混凝土桥箱梁结构预应力是保证桥梁工程质量的基础，合理的预应力能够提高桥梁结构的耐久性和强度。预应力混凝土梁桥的混凝土主梁各个截面的预压应力主要由纵向预应力筋来提供，以此使各个截面的强度储备达到要求。但是，近几年，多数大跨径预应力混凝土梁桥箱梁腹板以及箱梁跨中下挠出现裂缝，产生这些情况的原因较多，如纵向预应力筋张拉力度较小，预应力损失较多；桥梁设计师设计时，没有全面考虑桥梁的主拉应力和桥梁结构；过桥车辆过多，桥梁承载量过大等。
三、设计连续梁桥预应力
梁桥施工阶段主要包括悬臂阶段、合拢阶段和使用阶段，使用荷载主要包括沉降和活载、收缩徐变、温度、二期恒载、施工荷载和自重。工程师设计连续梁桥预应力时，主要根据梁桥在施工阶段的结构、使用荷载和结构内力来获取预应力设计目标，使预应力达到施工要求，保证梁桥在使用阶段的受力情况符合设计规范。现对纵向预应力筋的配置进行阐述，主要包含以下内容。
预应力混凝土连续桥梁采用悬臂浇筑施工的方式进行施工时，其纵向预应力筋可分为两类——连续预应力筋和悬臂预应力筋。施工人员在悬臂浇筑阶段，需要对承受负弯矩的前期预应力束进行配置，在合拢成桥阶段，活载、恒载会产生正、负弯矩，而施工人员需要对承受此类型弯矩的连续预应力筋进行配置。纵向预应力钢筋是承受载重力的主要结构，施工人员配置纵向预应力钢筋时，需要将其受力的局部影响、整体构件受力情况、施工操作工艺等方面纳入考虑范围之内，以保证纵向预应力筋配置的合理性。在梁桥箱形截面内，施工人员可在顶板截面设置纵向预应力筋，使预应力筋能够承受顶板产生的负弯矩，并在底板截面设置纵向预应力筋，使其承受底板产生的正弯矩。施工人员在分段施工中配置预应力筋时，在顶板内设置预应力筋，该顶板束平弯后可经腹板下弯锚固，以承受腹板的主拉应力。施工人员在边跨现场浇筑阶段，可在底板设置预应力筋，该预应力筋起弯进入腹板，在梁端上锚固，以承受梁端腹板截面的主拉应力。配置纵向预应力筋时，应按照弯矩包络图的曲线进行配置，预应力束的线形主要是圆曲线、抛物线和直线。
1．配置悬臂预应力筋
使用人员对连续梁桥进行悬臂施工时，先从墩顶进行左右对称悬臂浇筑施工。施工人员经此项施工操作时，应按照分段的方式张拉预应力，以支撑梁桥的施工荷载和其自身重力。施工人员应根据悬臂施工的进展情况，不断增加悬臂预应力束的长度。通常情况下，预应力筋是以箱梁断面中心线为对称轴进行对称配置，且尽可能地让预应力筋靠近腹板。施工人员配置预应力筋时，如果预应力筋的数量较大，可以分层设置，通常先固定下层钢束，后固定上层钢束。施工人员设置悬臂预应力筋时，可从顶板下弯延伸进行设置，如果预应力筋下弯伸至节块腹板中，部分混凝土断面的剪应力会被悬臂预应力筋所产生的垂直预应力分力抵消。如果梁桥主体结构的外侧腹板倾斜，腹板平面竖弯进入腹板内成为预应力束，该预应力束呈倾斜状态，且固定在各腹板内。施工人员在各个阶段的腹板中设置预应力筋时，应保证腹板的强度和厚度达到施工要求，使其能够承受较强的锚固力。
2．配置连续预应力筋
梁桥合拢后，连续预应力筋主要承受活载、恒载所产生的内力。根据梁桥使用阶段的要求，其配置的预应力筋一般是纵向直线设置和伸入腹板内两种，跨中截面底部和支点截面通常设置顶部纵向直线预应力筋，且预应力筋直接在顶板或底板的齿形锚固块上进行固定。施工人员进行边跨现场浇筑施工时，弯筋在底板束向上弯起，并在梁端或顶板顶面的槽形口内进行固定，以提高边跨跨中截面和支点的抗弯性能。
四、优化纵向预应力的方案
（一）目标
本次研究中，该桥梁的施工阶段和使用阶段的预应力并不相同，预应力筋发挥的效用存在差异。为了保证混凝土箱梁的预应力达到悬臂施工要求，且桥梁投入使用后，该混凝土箱梁的内力达到合安全、耐久使用的标准，需要对该梁桥的纵向预应力进行优化。优化目标：在施工阶段，预应力管道摩阻损失会使预应力损失，施工人员应尽量减少预应力损伤，使实际施工值与设计值的误差降低，且使悬臂施工阶段结构受力符合施工条件。梁桥合拢后，根部截面的应力储备高于设计方案，以减小箱梁投入使用后因徐变、温度等原因而损失的应力。预应力束的设置应科学、合理，以强化箱梁腹板的抗剪性能。
（二）优化方案
该桥梁在悬臂施工阶段，第1~5、20~22截面分别设置了顶板束TC、腹板下弯束WC，各2束，在第6~19截面联合设置了顶板束TC和腹板下弯束WC，分别为4束和2束。在合拢施工阶段，多使用腹板上弯束和底板束。根据相关检测，该桥梁根部控制截面的应力与设计值差异较大，且预应力束的长度越长，实际检测的值与设计值的差距越大。优化梁桥纵向预应力时，可对该桥梁的第17~22节段的长顶板预应力束进行重新配置，使该段的预应力束成为平行于根部的短预应力束，并在第9~4截面增加锚固端；对该节段的长腹板预应力束进行重新配置，使其成为短预应力束，并自第15~10截面增加锚固端。除此之外，施工人员应根据施工阶段的应力状态和使用阶段的预应力张拉实际需求，对部分节段顶板束的数量进行合理设置。该优化方案将长预应力束分成短束，主要原因是可以将施工阶段由于孔道间距误差而损失的预应力减小，使钢绞线的有效利用率得到提高。优化方案的根部截面钢束数量并没有发生较大变化，但是长束张拉端与箱梁根部截面之间的距离变小，提高了箱梁根部预应力储备。优化方案将弯起钢束设置在箱梁L/4附近的腹板中，使箱梁腹板抗剪性能得到强化。
结束语
与一般混凝土结构相比，纵向预应力混凝土结构能够增大跨高比，降低混凝土截面面积，降低工程结构变形、裂缝等不良情况的发生率，增大了桥梁结构跨度，在工程结构中发挥着重要作用。设计师设计连续梁桥预应力时，应优化纵向预应力工艺，为工程质量的提高提供保障。
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