经验交流：横张预应力混凝土及其研究（一）

拉伸预应力混凝土的基本概念1。张拉预应力混凝土的思路
1992年，作者将预弯组合梁的原理应用于钢筋混凝土梁，成功研制出预弯预应力钢筋混凝土梁。在进一步的研究和实践中，针对其存在的问题，1994年提出了“受拉预应力混凝土梁”的概念；预弯预应力钢筋混凝土梁是通过在预加载条件下分两次浇筑混凝土，将预应力钢筋垂直于钢筋束进行拉伸，建立预应力，从而转化为预应力梁。自锚先张法的粘结力——省略专用锚具，后张法的反力承受体，利用梁本身作为张拉预应力钢束——不需要专门的预制场、张拉台座和吊装设备。体外预应力混凝土梁采用预应力钢束张拉，避免了管道摩擦造成的预应力损失。将普通预应力混凝土技术的优点，如老梁加固中采用的竖向加固方法——以较小的竖向拉力获得纵向较大的拉力，有机地结合在一起。
2。制造工艺及预应力原理
横向预应力混凝土梁的制造工艺及预应力原理(以箱梁为例)
(l)制作混凝土梁，在箱梁腹板设置预留开口槽，预应力钢束在开口空间按设定高度成直线排列，两端伸入梁体混凝土内作为粘结锚固段；
(2)安装张拉设备，利用梁底作为反力承受面，将预应力钢束竖向张拉至设计位置，使梁体混凝土在钢束张拉的同时获得相应的预应力；
(3)插入钢螺栓锁定预应力钢梁位置，拆除千斤顶等张拉设备，用预留的开口槽浇筑混凝土。
3。与现有预应力混凝土技术的比较
国内外上部结构工程中常用的预应力混凝土技术有:
(1)先张法预应力混凝土:工艺比较简单，不需要专门的锚具，但需要专门的预制场地、张拉座和吊装设备，一般只适用于中小型构件；
(2)常规后张混凝土:不需要专门的预制场地、张拉台座和吊装设备，预应力筋的布置和张拉灵活，广泛应用于桥梁工程中。但工艺复杂，技术要求高，预应力损失大，管道灌浆质量难以保证；
(3)无粘结预应力混凝土和体外预应力混凝土:与常规后张混凝土相比，省去了成孔、穿梁、灌浆等工序，施工相对简单，但结构力学性能明显降低；
(4)加固旧梁所用的竖向紧固钢筋法:能使钢筋以较小的竖向拉力获得较大的纵向拉力，加固效果好，但施工复杂，技术要求高，很少使用；
(5)预弯预应力组合梁:建筑高度小，自重轻，跨越能力大，但其用钢量巨大，工艺复杂，所需预压设备庞大，周转率低。目前只在少数国家使用。
鉴于桥梁工程通常为大型结构的特点，目前国内外桥梁建设主要采用后张预应力混凝土，后张预应力混凝土技术属于后张系列。与常规后张法混凝土相比，具有以下优点:
(1)变传统预留孔道为预留明渠:可省去成孔、定位材料和工序；避免管道摩擦造成的预应力损失；避免了管道灌浆质量不确定性及其危害；
(2)将专用锚具改为有粘结力的自锚式:由于预应力不需要张拉操作长度，所以省去了专用锚具、部分局部钢筋，也省去了部分预应力钢筋；
(3)变纵向张拉为横向张拉:只需纵向张拉的1/5~1/7即可达到相同的预应力效果，必须多次重复的纵向张拉可简化为一次性横向张拉；避免批量张拉引起的弹性压缩造成的预应力损失；避免梁端张拉所需的操作空，相邻跨梁施工互不干扰。
综上所述，后张法预应力混凝土因节省波纹管、灌浆材料、锚具、锚下钢筋和部分预应力钢筋，可降低主梁造价20% ~ 30%，经济效益明显；可避免管道摩擦和分批张拉造成的预应力损失，有效预应力可提高10% ~ 20%。相应的张拉控制应力可由常规张拉(包括过张拉)降低到以下，提高了钢梁张拉的安全储备。用开槽浇筑混凝土代替管道灌浆，容易保证梁的质量和耐久性，具有明显的技术效益。将传统预应力混凝土的重复工序改为一次性工序，简化了工序和张拉设备，提高了工作效率，具有良好的社会效益。
横向预应力混凝土结合了先张法和后张法、体内外法、有粘结和无粘结预应力混凝土技术的主要优点，充分考虑了良好的使用性能、施工简便性和材料经济性，具有良好的综合技术经济效益。