预应力箱梁结构在桥梁设计中的应用
摘要：随着全球经济的不断发展，国与国之间的贸易沟通与交流越来越频繁，交通设施例如公路、铁路、航空、水运等等都是保证贸易和交通畅通的枢纽。运输压力的增加成为推动运输技术革新的的动力。桥梁是承担公路和铁路运输的重要载体，并且桥梁的使用范围广泛，需要承受自然环境等外在原因的考验，因此，桥梁设计的技术革新也是势在必行。预应力具有科学性和实用性，其中箱梁结构在桥梁设计中的使用增强了桥梁的优势，克服了一系列的技术上的难点，但同时也由于技术上的不成熟存在一些缺点，本文首先介绍预应力的定义，通过研究预应力箱梁结构的科学依据，阐述其在桥梁设计中的应用，再讨论这项技术的优缺点以及解决措施。
关键词：预应力箱梁结构；预应力方法；优缺点
中图分类号：TU986.4+7 文献标识码：A
从我国国内的城市来看，公路和铁路的高架桥梁无论是设计还是施工上来看大部分都采用了预应力箱梁结构这种科学原理在各方面都积累了宝贵的经验。预应力是一种用于桥梁建设的科学技术手段，它的定义是通过减小甚至使负荷承载过剩引起的混凝土拉应力消失，将各个部件的拉应力进行控制，是指不超过一个限定的范围，在一些特殊情况下还要将其控制在受压的状态下，在遇到土层结构和抵制活动频繁的地区能延长设施寿命，推迟裂缝的出现，提高桥梁部件的刚硬度。
1 预应力箱梁结构的使用的科学依据
预应力混凝土是预应力使用的普遍形式，而预应力箱梁结构又是在此基础上针对箱梁所作出的运用。从预应力的混凝土上来看，可以分成很多类，一般主要是按照其程度来分，分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。其中，全预应力混凝土指的是那些在桥梁的荷载作用之下所承受的拉力区不出现拉应力。而部分预应力混凝土所指的又是在桥梁荷载的作用之下，承受重量的拉力区域内出现了裂缝或者拉应力的。二者相比既有优点又有优缺点，要根据工程建筑所在地区情况以及整个工程的经费预算来选择。全预应力主要具有较好的抗裂性，其次硬度较大。这些优势是部分预应力混凝土都不具有的。另外还有按照预应力筋和混凝土二者之间的粘结状态来划分，主要就有有粘结和无粘结两种类型，同样各自有其特点。
使用预应力箱梁结构具有合理的科学依据，这种方法通过改变材料中各种力的方向，有效地利用高强钢筋，使得整个桥梁的受力更加均匀，各部分钢架结构进行分力后刚度得到提高。这种预应力的使用不仅仅在钢架结构上起到良好的固定作用，同时还能够对其作出检测，使整个桥梁的使用质量得到一定的保证。墩柱、隔梁处钢筋的密集排放为预应力的使用做准备，同时也将纵向和横向的里进行抵消。因此，预应力箱梁结构的使用在使用中有很强的理论支撑。
2 如何在桥梁设计中应用箱梁结构
预应力的箱梁结构的使用在施工浇筑上有不同的施工方法，主要有先张法和后张法，两种方法所针对的实际情况都有所不同。并且在于盈利的箱梁结构的施工过程之中还有桥梁的很多方面的问题需要注意和解决。
2.1 先张法
这种方法的理论依据是在桥梁建设时通过科学地对力进行运用，使预应力钢筋和所使用的混凝土二者之间的粘结力来将预应力传递到桥梁的另一个方位。主要的操作方法是在桥梁的的建筑过程中，在将钢架结构组织好之后张拉箱梁内部的钢绞线，并将其进行锚固，这一系列做完之后才浇筑混凝土。这种方法的使用过程较为繁琐，精细，使用的范围仅仅局限在较小的构建中，常常运用在混凝土的楼板等构建中。
2.2 后张法
后张法在理论上与先张法的主要区别在于传递预应力的构件不同，先张法依靠的是粘结力传递，而后张法主要是靠桥梁两端的锚具锚固住预应力的钢筋来传递预应力。二者所使用的里不同。后张法的主要操作方法是直接在桥梁原有的固定成型的配件之上张拉预应力筋，这一过程主要是在桥梁的施工结束之后才进行，并不作为桥梁建设的一部分，所运用的构建也都是固定的，永久的，也是不可重复的。
后张法主要运用于跨度较大的桥梁等大型的构建之上。
2.3 施工原理
预应力箱梁结构是使用不仅仅是在科学理论中有不同的分类，在桥梁的施工过程之中也存在着一定的科学依据。桥梁的箱梁结构中，箱梁的底板和腹板二者浇筑的缝隙，预应力的使用可以有效地解决这个问题。预应力箱梁的运用使得桥面反拱，拉力筋保证了梁体密实性，并且在一定程度上加强了混凝土的振捣，桥面断裂的情况得到缓解。
3 预应力箱梁结构的优缺点
3.1 箱梁结构优点
预应力作为一种科学合理的物理学方法具有其他普通混凝土结构所不具备的优点，是我国桥梁建筑的革新。其中箱梁结构以其良好的结构性能和耐劳的钢架结构在各种施工建设中得到广泛的使用。首先，箱梁结构本身需要较多的混凝土浇灌和厚实的底板才能够承载箱梁的重量，这一特点同时也增加了桥梁自身的承重性，可以有效地承载车辆负重。对于桥梁设计中的配筋以及连续梁来说，箱梁结构都具备其要求。厚重的底板可以避免正负弯矩问题的产生。其次，预应力箱梁结构在桥梁中的设计运用主要使用的是后张法，这种方法使用桥梁本身具有的构件将桥梁的承重结构和张力结构二者进行结合，使得桥梁的受力均匀的分布在桥面上，提高了桥梁的使用效率，结构空间的到了充分的利用，控制桥梁的造价。第三，这种方法的适用范围比较广泛，众多施工方法都可以操作。常用的悬臂施工法和置顶发都可以达到效果。最后，桥梁施工碰到的许多问题都可以得到解决，比如说施工过后，桥梁在使用过程之中截面抗扭度较小，预应力能使其荷载向横向分布发展，提高桥梁适应性。
3.2 箱梁结构缺点
尽管箱梁结构具有很大的优势，为桥梁的建设施工带来很大的便利以及经济效应，但它在及收据上仍存在一定的缺陷，需要进一步的改进。缺点之一在预应力箱梁结构数以较为复杂的科学技术，其施工工艺过程较为复杂繁琐，并且一旦采用就需要很高的质量保证，并不是普通的施工队伍就能够完成。所具备该技术的团队数量有限，并未得到有效推广。其二，就技术上来说，预应力所产生的反拱现象还没有科学合理的控制方法，影响到整个结构的使用效果。
4 预应力箱梁结构使用后带来的影响
预应力箱梁结构的使用是一次桥梁技术的革新，从宏观上来看，它为桥梁增加了科学技术含量，使其材料使用更加合理，外观上更加简洁轻便，提高了桥梁的施工质量。良好的抗剪性能和雷锋闭合性能是我国桥梁建筑史上的一大突破。就桥梁自身微观上而言，与普通的钢筋混凝土相比而言，预应力通过增加高预应力和内力臂达到更加理想的效果。
5 存在问题及解决措施
箱梁的结构具有很多弊端。在车辆长期的负重情况下混凝土常常出现变形、裂缝等等情况。还有受外部环境的影响比如说空气湿度和天气，桥面是露天使用的，长期暴露在外面，经常受到雨水的浸泡，桥梁内部混凝土的水分变化不均，有的地方经过暴晒之后收缩，较大的拉应力导致其产生裂缝，而湿度较高又会使水泥浆分裂无拉力，这些问题不容忽视。
解决措施也主要是依靠化学和外部物理防护手段来进行修理防护。在进行桥梁混凝土解封的施工中，加强对顶板环形，锚筋的焊接工作，减少缝隙的存在，控制预应力锚固到压浆的时间以防止构建锈蚀和桥面共度过大。在人员管理上，在遇到大风或高温情况要及时进行养护，保证桥梁的安全性。
公路和铁路桥梁的广泛应用使得预应力箱梁设计发挥重大作用，这种技术的设计和施工为我国桥梁事业的发展积累了宝贵的经验。但随着交通的日益发展和建筑市场竞争激烈程度的提高都迫使我们不断更新桥梁的建筑水平和施工队伍的管理水平，从而推动桥梁技术的进步。
参考文献
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