預應力混凝土橋

又稱預應力鋼筋混凝土橋，橋跨結構採用預應力混凝土建造的橋樑。這種橋樑，利用鋼筋或鋼絲（索）預張力的反力，可使混凝土在受載前預先受壓。在運營階段不出現拉應力（稱全預應力混凝土），或有拉應力而未出現裂縫或控制裂縫在容許寬度內（稱部分預應力混凝土）。

基本介紹

• 中文名：預應力混凝土橋
• 外文名：prestressed concrete bridge
• 學科分類：土木工程
• 套用領域：橋樑工程

介紹

預應力混凝土橋出現在20世紀30年代，50年代以來不斷取得巨大發展，主跨90米，在中、小跨度範圍內現已占絕對優勢，在大跨度範圍內它正在同鋼橋展開激烈競爭。它是主要承重結構採用預應力鋼筋混凝土結構的橋樑。

預應力混凝土橋

橋樑優缺點比較

優點

（1）節省鋼材，降低橋樑的材料費用；

（2）由於採用預施應力工藝，能使混凝土結構的工地接頭安全可靠，因而以往只適應於鋼橋架設的各種不要支架的施工方法，也能用於這種混凝土橋，從而使其造價明顯降低；

（3）同鋼橋相比，其養護費用較省，行車噪聲小；

（4）同鋼筋混凝土橋相比，其自重和建築高度較小，其耐久性則因採用高質量的材料及消除了活載所致裂紋而大為改進。

缺點

自重要比鋼橋大，施工工藝有時比鋼橋複雜，工期較長。但這些缺點屬次要問題，且仍在不斷地克服。

因此，在20世紀50年代以來所出現的一些新型橋樑中，它的適用範圍最廣，其發展方興未艾。

橋樑分類

橫截面形式

小跨度預應力混凝土橋樑的橫截面取板狀或T形（見橋樑標準設計）；跨度較大時,則宜取箱形。行車道寬度大的公路橋,當跨度超過寬度的2.5～3.0倍時,可用作梁的上翼緣而受力的橋面板有效寬度就接近其全寬，如採用單箱單室截面，它將因腹板用料較省，比採用雙室單箱或雙箱者經濟；如進而採用上寬下窄 的倒梯形單箱，可使橋面板的懸臂跨度減短，顯著降低其所受荷載彎矩而減少橋面配筋，並可縮小所需墩台的橫向支承尺寸及墩台的工程量。為減小自重，大跨度實腹梁常需在三個方向預施應力：即除縱向必需的預應力外，在橋面板中再施加橫向預應力以減薄橋面板，並在腹板中施加豎向預應力來減少腹板厚度。

結構體系

實腹梁和梁與墩剛性相連的T形剛構,其構件均以承受彎矩為主，是預應力混凝土橋最適用的形式。當跨度更大時，由於實腹構件自重太大，也有採用桁架梁的。至於其他結構體系，一般也能憑藉採用預應力混凝土構件，獲得一定的經濟效益（見剛架橋、組合體系橋、斜張橋等）。

實腹梁橋

（1）簡支梁橋。在能整孔架設時，常被採用。中國預應力混凝土橋的標準設計主要採用簡支梁。美國跨越龐恰特雷恩湖的兩座平行橋，每座總長均為38公里多，分別為17.1米的簡支梁（1956年建），和25.6米的簡支梁(1969年)。象牙海岸阿比讓橋（1957年）為8孔跨度46.5米的公鐵兩用箱形簡支梁，箱頂為公路,箱內為窄軌鐵路。中國的洛陽黃河公路橋（1976年）為67孔跨度50米的簡支梁。

（2）連續梁橋。梁以數跨為一聯，僅在聯和聯之間及橋台和梁的活動端之間設定橋面伸縮縫，它是近年很受歡迎的一種體系。當跨度小於 100米時，可用頂推法架梁。例如，委內瑞拉的卡羅尼河公路橋（1963年，分跨為 48+4×96+48米），南非聯邦象河鐵路橋（1976年，11×45+45+11×45米），中國內蒙古包頭黃河公路橋(1983年,12×65米，4孔一聯)。當跨度較大或墩台較高時，可採用平衡懸臂法（見混凝土橋架設）現澆或拼裝(必要時可用臨時結構加強橋墩)。例如，法國熱訥維耶(Gennevilliers)公路橋(1976年，105+172+74+172+113米),中國湖北沙洋漢江公路橋(1985年,62.4+6×111.0+62.4米）。

（3）鉸式連續梁橋。設定鉸的目的是使沿梁彎矩值不致變號，便於配置預應力筋，簡化施工，但橋的剛度降低，養護費提高。中國成（都）昆（明）鐵路舊庄河橋（1966年,24+48+24米）和孫水河5號橋（1970年,32.3+64.6+32.3米），都是在中跨中央設鉸。

（4）V撐連續梁橋。將墩的上部用兩根按V形布置的撐桿代替，從而將連續梁的一個中間支點改為兩個，撐桿上端和梁剛性相連。從外形看，可認為這種結構屬剛架橋，但從沿梁彎矩分布看，它實質上近於連續梁。如美國長礁（Long Key）橋（1980年,34.4+101×36+34.4米，8孔一聯），中國在伊拉克承建的摩蘇爾4號橋（1983年，44+10×56+44米，12孔為一聯），均為V撐連續梁。

T形剛構橋

簡稱T構橋。按其發展過程可分為早期T構橋、掛孔T構橋、單鉸連續T構橋和反彎點設鉸連續T構橋。

（1）早期 T構橋。在採用平衡懸臂法從一個橋墩現澆或拼裝兩相鄰的主梁時,將墩和梁用預應力固結起來,以增加施工階段抗傾覆的穩定性。這樣，墩和梁就形成一個T構。隨著施工的進展，當兩相鄰的T構在跨中相遇時，便在該處設定永久性剪力鉸，這就是早期 T構橋的形式。其優點是主梁彎矩值不變號，便於配筋；缺點是在橋成之後，當混凝土發生不均勻徐變、收縮及遇到溫度變化時，在剪力鉸處產生附加剪力，使梁承受附加內力，且在活載作用下在梁跨中設鉸處產生較大的轉折角，對高速行車不利。如聯邦德國的沃爾姆斯公路橋（1952年，101.6+114.2+104.2米），荷蘭東斯海爾德公路橋(1965年,55孔91.4米)。它們每跨跨中都有鉸。

（2）掛孔T構橋。在兩個T構之間設一掛孔，這樣可以部分地克服早期 T構橋的缺點。如澳大利亞布里斯班河公路橋(1972年,73.2+109.2+146.3+182.9+42.7米)，在其第2、第4孔內各有25米的掛孔；中國援助蘇丹在瓦德邁達尼修建的青尼羅河橋(1976年,2×25.9+73.0+2×120.0+73.0+2×25.9米),掛孔為25米。中國重慶長江公路橋(1980年，86.5+4×138+156.0+174.0+104.5米),掛孔為35米，也是此種體系。

（3）單鉸連續T構橋。對邊跨較短，中跨較長的橋,只在中跨中央設永久性鉸,而在其餘各跨的T構不設永久性鉸，並以另一套配筋將合龍的梁端連成整體，形成連續T構，這是對T構橋的一大改進。如聯邦德國本多夫公路橋(1964年,43.0+44.4+70.5+208.0+70.5+44.4+43.0米)，日本濱名公路橋（1976年，55+140+240+140+55米）,中國台灣圓山公路橋(1977年,75+150+142.5+118+43米)等，均只在中跨中央設鉸。

（4）在反彎點設鉸的連續 T構橋。對於跨度相等的多跨橋,將300～600米長度之內的諸跨，按一聯連續T構布置，再將各聯之間所需的伸縮縫，設定在某一跨度的反彎點附近以鉸相連，可使梁在受到活載時的撓度及轉折角比其在跨中設鉸時改善很多,這又是對T構橋的一種改進。如法國的奧萊龍橋（1966年），正橋跨度79米，共26孔,每4孔為一聯，在反彎點處設鉸；瑞士的貝肯里德橋（1981年）分跨為35+50+55×55+40米，每480米設一伸縮縫於跨度的1/5點處。

桁架梁橋

以預應力混凝土作為受拉（或拉壓）桿件，非預應力的鋼筋混凝土作為受壓桿件組成。一般先預製桿件，就地澆築混凝土節點，再在受拉桿件中加預應力；或預製桁段，拼接後再加預應力。1960年聯邦德國最早建成芒法爾(Mangfall)連續預應力混凝土桁架梁公路橋,分跨為90+108+90米。蘇聯薩拉托夫的伏爾加河橋（1965年，106+3×166+106米，掛孔46米），澳大利亞的里普橋（1973年,73.6+182.9+73.6米，掛孔37米），中國的湖北黃陵磯橋（1979年，53+90+53米，掛孔16米，（見彩圖），均為預應力混凝土懸臂桁架梁公路橋。