双预应力技术在公路工程中的应用

1前言
　　双预应力混凝土构件是一种新颖的预应力混凝土结构型式，其主要特点是：在保证构件抗弯能力的同时，可以大幅度降低梁高，构件的截面尺寸和自重都将减小。就简支梁而言，梁高大约能降至原梁高的三分之二。与传统的预应力混凝土结构相比，双预应力混凝土结构在施工时并不需非常特殊的技术和设备，只要具有以往的预应力设计、施工经验就可应用。
　　2双预应力混凝土构件的工作原理
　　双预应力混凝土构件是指预拉应力与预压应力并用的混凝土构件，又称拉压双作用预应力混凝土结构。所谓预拉应力混凝土构件，是指在混凝土的受压区采用预压力筋（件）或其它施力措施，使混凝土产生预拉预应力的混凝土结构。而我们通常所说的预应力混凝土仅为预压应力混凝土。这两种预应力方式相结合，就形成了混凝土受拉区预压、受压区预拉的双预应力体系。
　　3双预应力技术在国外公路工程中的应用
　　（1）奥地利的阿尔姆桥。
　　阿尔姆桥横跨于奥地利阿尔姆河上，是世界上第一座采用双预应力技术修建的预应力混凝土简支梁桥。
　　阿尔姆桥上部结构共用B45号混凝土650m3，高强钢119.60t，普通钢筋61.04t.其材料用量指标为混凝土0.807m3/m2，高强钢0.1485t/m2.阿尔姆桥上部结构的高跨比为h/L=1/30.4.阿尔姆桥桥台为重力式台，嵌岩桩基。钻孔灌注桩直径0.75m，每台共9根。嵌岩深度要求嵌入密集沉积层大于1m.两桥台桩长分别为10m和13m.
　　（2）日本的川端桥。
　　川端桥建于1984年12月至1985年3月，桥长58.6m，桥宽3.3m，净宽2.5m，是一座正交人行天桥。其设计荷载为人群集度3.43KN/m2，上部结构为双预应力混凝土简支箱梁，高跨比为1/37.1，下部结构为重力式桥台，双排PC桩基。
　　箱梁梁长58.48m，计算跨径57.58m.箱梁底宽2.6m，顶板悬臂较短，仅为0.25m.箱梁梁高：梁端为1.0m，跨中为1.55m，按2.4％抛物线变化。跨中顶板及底板厚度均为0.18m，而距梁端10.24m至4.24m范围内，底板由0.19m渐变为0.55m；顶板厚度在梁端12.24m至4.24m范围内改为0.4m.梁端4.24m区段则设计成实心断面。这样设计是由于考虑了受拉钢索的布设、受压钢筋的锚固以及内模修建等因素。
　　受拉钢索采用13根1215.2mm钢绞线，锚下控制张拉力212895KN.受压钢筋为20根SBPR95/110粗钢筋，直径32mm，锚下控制预压力为57212KN.在设计荷载作用下，受拉钢索张拉力取用174783KN，受压钢筋预压力取用51783KN，跨中截面混凝土上缘应力为135Mpa（压应力容许值为1372MPa），混凝土下缘应力为－1.1Mpa（拉应力容许值为－1.47Mpa）。
　　川端桥桥台台身高5m，基底顺桥向宽42m，PC桩桩径06m.
　　4双预应力技术在我国公路工程中的应用
　　（1）上海护渠桥。
　　上海护渠桥位于上海市闵行区颛桥镇李家圈附近，处于上海4号线北段连接莘庄立交与奉浦大桥的快速干道上。上海市原引水管渠从该桥下穿过，斜交角47°，引水管宽1756m，两侧保护距离要求不小于5m.护渠桥分为上下行两座独立大桥，桥宽13m，桥面净宽12m，两桥相距11m，按斜交角120°设计。设计荷载：汽车-超20级，挂车-120.每片工字梁上缘共布设了8束32x8mm高强30CrMnSi调质钢管，并在距离梁端10m前后两次向下弯出，锚于四块齿板上。每片工字梁下缘布置了6束级低松驰钢绞线，锚于梁端加宽的腹板上。主梁采用50号混凝土浇筑，在使用阶段跨中截面混凝土上缘应力为145Mpa，混凝土下缘应力为12Mpa.
　　（2）河北承德大屯桥。
　　大屯桥位于河北滦平县大屯村畔，距美丽的避暑胜地承德市约40公里。该桥处于国道112线，横跨于牦牛河上，跨径3－40m，全长125m.桥面净空：净－11.4＋2x0.5m护栏。设计荷载：汽-超20级，挂-120.上部结构为双预应力混凝土简支梁；下部为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔嵌岩桩基。该桥于2000年10月建成通车。
　　大屯桥箱梁的拉压预应力筋均布置于腹板内。预拉钢束设于底部，按曲线形式布索，锚于梁端。预压钢筋设于顶部，按直线形式布置，分别锚于距梁端4025m和8026m处槽口内。预拉钢束采用68根24mm270级高强度低松驰钢绞线，波纹管成孔。预压筋采用6根32mm高强K40Si2MnV精轧螺纹粗钢筋，穿入双向扁管预埋梁内。使用阶段箱梁跨中截面混凝土上缘应力为136Mpa，混凝土下缘应力为0.9Mpa.
　　5结语。
　　双预应力技术的发展在我国颇具潜力，尤其是建筑高度受到严格限制的大距径预应力体系更有发展前途。这种双预应力混凝土结构可用于河网地区，城市交通密集区的跨线桥和高架桥，对争取空间、增大跨越能力是非常有利的。同时，因为梁高较小可减少全桥引桥及路堤填土，由于跨径增大可使下部结构数量减少，故全桥的总造价大大降低。我们相信双预应力技术将来定会在房屋结构、码头和港口以及地下建筑等诸多方面发挥其应有的作用。