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用悬臂梁整体混凝土与预应力混凝土方法建造桥梁的对比
摘要
在文章“用悬臂法建造桥梁的整体混凝土与预制混凝土”一文中，有一些问题出现在
使用悬臂梁预应力混凝土桥梁结构的设计和施工方法。
这种方法已经彻底改变了混凝土桥梁的跨度和易用性穿越一些困难的障碍。 除了通过悬臂法制造整体式混凝土结构的优点之外，使用预制构件可显着缩短执行时间，并减少混凝土的蠕变和收缩可能导致的问题。
在“整体混凝土与预制混凝土相结合”论文中提出的材料悬臂法施工桥梁“显示了悬臂的原理方法，使用此方法的优点，适用于此类结构的特定情况，此类结构所采用的静态图和横截面，以及根据其所属代的形式加入预制部分的方式。
还提出了一个案例研究，其中分析了两种解决方案（现场单体铸造或组装预制部分）以及关于使用其中之一的机会的结论。
关键词：混凝土，桥梁，巨石，预制，悬臂。
- 悬臂法的原理、 优点和特点
由于悬臂法的定义，它在混凝土桥的设计和施工方面取得了显着的进步。
这一程序允许建造具有超过200米跨度的静态方案（连续梁或框架）的桥梁。
由于拆除了脚手架，这种方法被推荐用于某些特殊情况[5]：
①穿越漫长而高深的山谷;
②在整个执行期间保持净空;
③在较高高度结构的情况下。
悬臂法原理在于通过组装悬臂节逐步执行。
新建部分和必要设备的重量由以前建成的部分支持[4]。
图1：悬臂法的原理
对于现场部分，使用前一部分固定的滑动形式，直到达到所需的混凝土类别（在设计项目中提到）。 进一步说，通过引入预应力电缆，新浇注部分固定在现有结构上。
预制部分由起重机放置或放置在先前构建的部分（如果是深谷）[1]。
桥梁上部结构的悬臂法施工可以从桥墩或桥台开始。 如果施工从桥墩开始（图1），第一步是浇筑基础部分（T0），然后对称放置相邻的部分（T1，T2，T3等），使结构保持平衡[5]。
为了确保甲板在执行过程中对抗不对称载荷的稳定性（很可能），采取了以下措施：
①临时将上层建筑锚固在码头;
②临时支撑位于码头附近的码头的上层建筑。 它们可以由非常短的悬臂或独立支撑。
2.用悬臂法设计预应力混凝土桥梁的静力方案和横向截面
2.1 静态方案
由悬臂法构造的桥梁的静态方案与执行过程密切相关，在该过程中，对应于每个执行阶段的最终上层结构通过将铰链置于跨度中间或通过延续而组装到最终结构中。
最简单的静态方案来自框架桥 - 通过与具有相同长度跨度的铰链悬臂结合（图2）。 以这种方式，边际跨度的长度等于当前跨度的一半[5]。。
图2：悬臂长度相等
框架桥的静态方案在受到自重和预应力时很简单并且静态确定。 只有在悬臂之间的铰链构造之后，它们才会变得静止不定。。
图3.框架控制台和独立的托架
该解决方案保留了与基础土壤产生的子结构的可能定居点或旋转有关的属于该结构的努力的独立性的优点。 该解决方案还具有弯曲沿结构的有利分布的优点。
具有连续梁或悬臂的静态方案最为广泛并且用于开发。 通过延续与每个执行阶段相对应的子结构来获得它们（图4）。
通过浇筑中间部分或通过设置关闭部分来实现子结构的延续，消除了跨度中间的不便和必要性。 结构的连续性有利于减少垂直变形。
例如，具有恒定台面高度和大量相等跨距的连续结构在受到均匀分布的载荷时比在跨度中间具有铰链的类似结构的变形小四倍。。
图4：结构的连续
通过选择跨度之间的比例来表示特殊问题。 只要有可能，就选择了等长度选择跨度的解决方案，以便在执行过程中产生相等的悬臂。
对于边缘跨度，如果桥面简单地支撑在桥台上，则最佳长度不等于当前跨度长度的一半，就像在悬臂法中一样。
例如，对于具有三个带脚手架的跨度的桥梁，如果它选择了距中央跨度长度为0.75-0.80的边际跨度，则将获得均衡的弯矩分布。。
考虑到其自身重量，悬臂方法执行的相同结构，静态不确定系统的预应力，靠近基台的甲板的执行方法，经济上在0.65-0.70之间的边际长度 跨度和中央跨度的长度。
得出的结论对于具有多个电流跨度的结构是相同的。 如果考虑到上述比率，最重要的优点是甲板在受到静载荷和活载作用时不会从基台的支架上抬起。 如果选择边际跨度使其长度为中间跨度长度的一半，则上层建筑的结构将得到简化，因为甲板将完全作为悬臂执行。 应采取防止基台上方甲板隆起的措施 - 通过压载或将木板锚固在基台上。
在实践中，为了避免处理甲板的隆起[1]，通常优选考虑边缘跨度的最小长度以确保与基台相应的正面反应]。
2.2. 横向部分
用悬臂法施工的预应力混凝土桥面的最佳横截面是格子剖面[2]。
这种横向截面类型允许将高量级负弯矩（为此需要添加压缩板）传递到下部区域（图5）。
对现场浇铸的悬臂梁和预制悬臂梁建议使用Coffered横向型材（图6）。
在执行过程中，不同于具有开放截面的甲板，被成型的甲板在受到弯曲和扭转时表现出更好的稳定性。。
图5. T型材和格子部分
在开采期间，由于甲板的高刚度，由偏心荷载引起的旋转幅度很小。 正因为如此，横梁可以从跨度中消除。
图6.由悬臂法预应力混凝土建造桥面的推荐截面
与中间支撑相对应的区域的格子横向部分的优点是清楚的。 问题的表现在于将这种类型的横向部分保留在与跨度中间对应的区域中。 理论上，使用开放的横向部分和横梁具有与中间支撑相对应的区域的横向部分的优点是明显的。 问题的表现在于将这种类型的横向部分保留在与跨度中间对应的区域中。 理论上，使用横向截面和横截面为“T”形的梁会导致材料的经济性，但是这种改变具有一些缺点：在横梁与横梁之间的过渡区域处的压缩应力集中; 长跨度甲板的稳定性较低; 中间横梁的必要性。
对于宽度较大的桥梁，首选解决方案是具有两个独立平行甲板的桥梁[5]。
一个特殊的类别由独特的格子的横截面代表，其中板材具有肋状结构或细胞横截面（图7a，b和c）。 图7c所示的解决方案使板坯悬臂的尺寸成为可能。
该板的闭合部分形成热空气可通过的空隙，从而防止人行道区域上的釉霜出现。
图7.单个磁带卡座和悬臂平板的横截面
在桥梁非常高的情况下，使用了由两个中心墙和两个横向倾斜墙组成的多重横向部分（图8）。 该横截面显示出高扭转刚度和有效的横向分布，特别是在弯曲桥梁的情况下，为此推荐恒定的甲板高。
在图9中示出了一个横向部分，其中中央壁是垂直的，并且使用倾斜的支柱来确保横向部分的几何形状[2]。
图9.带倾斜支柱的部分
图8.多盒子部分
3.加入预制部分
从材料质量和施工时间的角度来看，预制构件具有一定的优势。
预制部分必须很好地连接到先前安装的部分。
桥梁部分具有连接阈值，以确保在垂直平面和水平面上预制元件的最精确定位。 这些被放置在保险箱和上部楼板中，需要承受来自接头的剪力。
按照接头的类型，桥梁部分分为[2]：
1.生成部分
2.新一代部分
第一代生成部分在每个墙上和在优越板都有一个接头（图10）。 他们是悬臂法第一个用于施工的部分。 同时证明了一系列的缺点：
①无法从关节的十字架上携带切向应力部分。
②关于不受重视的人的连续性的困难加强。
图11.第2代生成部分
图10. 第1代生成部分
由于经验，桥梁部分的加入通过增加在保险箱的墙上的柯金斯数提高了，但也在其板（第二代生成部分）。 以这种方式消除了前两种类型的缺点部分：
①通过提高coggins数量，剪切力产生的应力是更高效地运送。
②水泥砂浆带注入孤立组[5]。
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案例研究：在PODARI JIU河上56国道上的桥梁
- 结构描述
桩顶部的基础部分长9.52米，在放置预制部分之前预应力。
从静态角度来看，结构是一个连续的（Gerber）梁，
由45.00m 3x60.00m 45.00m = 270m跨度的预应力混凝土制成，由钢铁支撑的基础设施支撑OT 50A（图12）。
该结构的总宽度为10.80米，其中宽度为7.80米的道路和3.00米的差距由两个人行道代表，每个人行道宽度为1.50米（图14）。
上层建筑的保险箱高度不等，在2.20米之间跨度中间和码头3.70米（图13）。 保险箱的宽度是5.50m。 保险箱的墙壁厚度为35厘米，上层楼板具有保险箱的轴线高度为25厘米，底板高度在20厘米之间和45厘米[3]。
图15是最终结构的暴露弯矩图开发。
图12.总体处置
图14.最终结构的横截面
图13.截面图预制部分
图15.最终结构的弯矩图受到1.35 x自重 1.35times;悬臂重量 1.35times;人行道重量 1.35times;边界 1.35 x护栏 1.35 x道路重量
以下是两种执行方式获得的时刻。
表1.每个执行阶段的特征横截面的弯曲力矩，在预制截面的情况下：1.2 x自重 1.2 x（即将放置的颅骨的重量）
表2.在单体铸造的情况下，每个执行阶段的特征截面的弯矩：1.2 x自重 1.2 x（forscaffolding的重量 新拌混凝土的重量）：
图16..单片版本和带预制部分的版本
5.结论
用悬臂法建造的桥梁与用传统方法构建的桥梁不同：
（1）由于拆除脚手架，建议在某些特殊情况下使用此方法，例如：穿越漫长而高深的山谷或障碍; 保持通关; 在高基础设施的情况下。
（2）这种结构的成本与金属结构的成本竞争。 金属甲板主导了很长一段时间。
（3）执行周期短。
当使用预制部分时会出现更多优点：
（1）预制混凝土质量较高;
（2）预制混凝土构件在浇注和放置在结构之间的时间内收缩最大;
（3）预制构件的使用减少了桥梁上部结构的执行周期 - 可以在一天内放置三到四个预制部件;
（4）在前面的案例研究中显示，使用预制截面时在执行阶段出现的弯矩比在现场浇筑混凝土时出现的弯矩小15％。
为了突出使用预制部分时的成本和执行周期的优势，可以考虑：
预制部分数量： 8 - 根据案例研究;
单片部分的数量： 2 - 根据案例研究;
所有部分的制造期限 48天;
初始码头数量： 4件;
单块部分的执行时间： 整体部分的执行时间：a）30天; b）15天; c）10天;
考虑为每个码头连续完成施工。
上图显示了使用预制元素时的执行时间（第一列）和现场施放元素（第二列）时的执行时间之间的差异。
上图中的值表示每个解决方案构造结构的时间段（以年表示）。
由于水泥凝结促进剂的作用，整体混凝土达到所需等级的时间较短，但成本增加，而在预制部件的情况下，成本保持不变。
从应力（弯矩）的角度来看，在使用期间，支架上的设计弯矩的最大值比在预制混凝土截面的情况下出现的弯矩的最大值大1.83倍，在预制混凝土截面的情况下为1.51 时间大于整体部分情况下执行期间的最大弯矩值。
因此，元件的预制不能保证材料的经济性（预应力钢筋）。
参考文献
- CHIMON CAPATU: 'Prestressed concrete bridges', Technical Publishing House, Bucharest, 1983;
- J. MATHIVAT: “Construction par encorbellement des ponts en beton precontraint”, Editions Eyrolles, Paris 1979;
- PANTELIE VELEANU, TIBERIU DUMITRESCU: 'Structures artworks for roads,' Inedit Publishing House, Bucharest, 1998;
-
RADU PETRE IONEL: 'Reinforced concrete bridges - special
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