试论横张预应力混凝土桥梁的设计
摘要：近年来，我国桥梁建筑行业得到了全面的发展，桥梁工程在设计理念、施工工艺、技术监管、质量验收、安全管理等方面都有了较为严格、规范的管理和控制。在国内现代桥梁工程设计中，横张预应力混凝土桥梁因具有伸缩缝少、变形小、行车平顺舒适、结构刚度大、抗震能力强等优点而深受桥梁工程设计师的喜欢。无论是城市桥梁、高架道路,还是跨河大桥,横张预应力混凝土桥梁均是首选的桥型设计方案之一。本文仅就横张预应力混凝土桥梁设计工作中需要注意的问题及强化管理措施作以简要谈论。
关键词：横张预应力；混凝土桥梁；设计
1横张预应力混凝土桥梁的结构设计
横张预应力混凝土桥梁的设计工作中，设计人员一定要强化对于桥梁整体及局部结构的设计，以保证桥梁结构设计方案符合桥梁的使用要求与相关质量标准，进而确保桥梁的安全性能。横张预应力混凝土桥梁的结构设计中，剪力滞效应和压应力控制值都是特别需要注意的技术问题。
1.1剪力滞效应
剪力滞效应是横张预应力混凝土桥梁结构设计中应该考虑的重点问题之一,特别是簿壁箱形宽翼缘截面,尤其不能忽视其剪力滞效应。如果剪力滞效应得考虑过于细致,对钢筋混凝土结构桥梁而言，只不过是多配一些钢筋,造成工程资金上的浪费；而对于横张预应力混凝土桥梁结构的设计,由于翼缘板上的法向应力不均匀,若按大值取值或按等间距等预应力,不按应力变化的要求设置预应力筋,都有可能造成混凝土开裂。对横张预应力混凝土桥梁结构的剪力滞效应问题,各国桥梁建筑行业有不同的质量检验标准。[1]
1.2关于压应力控制值问题
目前，在世界桥梁建筑行业中，横张预应力混凝土桥梁设计方案中普遍选用C50混凝土作为主要建筑材料,达到设计强度的75%进行张拉,按英国、中国、美国三个国家规范容许桥梁设计及预加力阶段压应力控制比较见图表1。
图表1设计及预加力阶段压应力控制比较MPa
由图表1可见,横张预应力混凝土桥梁设计阶段压应力容许值中国规范偏低,趋于保守，而实际施工阶段容许压应力仅次于美国,两者仅差4.8%,比英国大出31.3%。鉴于国内横张预应力混凝土桥梁设计水平的实际情况，另还有许多因素在设计中是很难精确计算的,若施工阶段容许压应力取值过高,确实存在着一定的冒险与不安定因素。[2]在横张预应力混凝土桥梁中,要求结构各截面的应力具有一定的安全储备,对截面正应力,一般要求在不利荷载组合下,还应保持2.0-3.5MPa的压应力储备。
1.3整体结构的设计体系
横张预应力混凝土桥梁的结构设计中，要利用科学的方法合理布置和分散桥梁的承重位置、部分重力荷载压力较大的部位应采用混合承重的形式。横张预应力混凝土桥梁中，结构体系设计的不同主要是依据建筑材料、质量标准、工程等级来确定，不同结构体系所采用的设计方案略有不同。[3]如果横张预应力混凝土桥梁整体结构设计不合理，必然会导致桥梁的受力不合理、变形不协调，这就会对桥梁的使用年限和整体强度有很大的影响。因此，横张预应力混凝土桥梁整体结构设计中的主体部分，及局部突出部分的结构衔接要十分注意。
1.4结构设计中需要注意的问题
横张预应力混凝土桥梁结构设计中，还要充分考虑到建筑材料和施工工艺等多方面的问题。横张预应力混凝土桥梁只有通过合理周到的设计，以及采取必要的构造措施，才能全面保障建桥梁工程的质量和施工进度。横张预应力混凝土桥梁中使用的组成材料，及其性能都与建筑物的强度有极大的关系。[4]比如：水泥的品种、标号和韧度、骨料级配和含泥量、水灰比等。在众多的条件和因素中，只要有任何一个细节处理不当，都很可能会为桥梁在使用中留下安全隐患。因此，必须认真地对待横张预应力混凝土桥梁设计中的每一具体环节和因素，提出较为严格的技术要求是极为重要的。
2横张预应力混凝土桥梁设计中应注意的问题
在现代桥梁工程建设中，随着横张预应力混凝土桥梁设计中技术、质量、工艺问题的日渐严峻，桥梁工程设计人员逐步加强了相关理论、理念的研究与探讨，并结合国内桥梁工程设计工作中长期总结和积累的实践经验，逐步形成了一套较为完整的横张预应力混凝土桥梁设计理论，并且处于不断发展、创新的良好趋势。
2.1软基处理技术
在土质较软的地段进行横张预应力混凝土桥梁设计，设计方案中一定要注意软基的处理技术问题。如果不能保证软基处理技术达到相关设计标注要求，必然会影响到整个桥梁工程的进度和质量，甚至为桥梁的使用与养护埋下不安全的隐患。[5]横张预应力混凝土桥梁设计中，加载技术是软基处理的主要是技术方案，加载技术应用重型压路机对软土进行反复压实，以排除软土中的空隙和水分。
2.2裂缝防治技术
横张预应力混凝土桥梁设计中，设计人员一定要提前制定出裂缝防治技术方案，以防止施工中出现裂缝问题，进而影响工程整体进度和质量。由于横张预应力混凝土桥梁角落处基层接触面积较小，单位面积承受的压力较大，基层相对沉降幅度较大，很容易造成板下落空，失去支撑，多处产生裂缝等现象。设计人员一定要提在设计方案中明确指出横张预应力混凝土桥梁浇灌后，施工单位应严格按照流程规范，定时进行桥面覆盖养生工作。[6]
3如何加强横张预应力混凝土桥梁设计的科学管理
横张预应力混凝土桥梁设计过程的科学管理，是指桥梁工程项目设计单位通过在横张预应力混凝土桥梁设计过程中所采取的一系列管控措施、手段和方法，以保证所设计的工程项目符合设计要求和合同所规定的质量标准。建立横张预应力混凝土桥梁设计的科学管理体系，要注意从以下几点做起：
3.1成立专门的设计管理委员会及相关监督、检查部门
横张预应力混凝土桥梁设计单位要及时组建适应横张预应力混凝土桥梁设计全过程的管理机构，对横张预应力混凝土桥梁设计进行全方位、立体化、多角度的监督与管理。[7]
3.2逐步建立桥梁设计单位领导，设计人员各负其职的岗位管理责任制
横张预应力混凝土桥梁设计过程中，关键项目的设计工作要实行挂牌负责制，并以合同形式明确各项目具体负责人员和设计人员的职责，并且根据施工方案的质量，对负责人和设计人员分别给予公正的处罚与奖赏，使与桥梁工程设计有关的各方面人员的经济利益与工程质量的好坏紧密地联系起来，激发设计人员更大的工作积极性和热情。
参考文献：
[1]刘迪，孟家梁.横张预应力混凝土桥梁新技术的探索与实践[J].福建桥梁,2006,(11).16-18
[2]孙建，耿金龙.横张预应力混凝土连续梁桥设计及技术问题研究[J].沈阳建筑大学学报；桥梁系,2008,(4).33-35
[3]王松宇，徐培卓.关于对大跨度预应力混凝土桥梁的设计原理的简要分析[J].山西建筑,2008,(1).14-16
[4]赵新良.横张预应力混凝土桥梁箱梁裂缝成因分析及处治[J].吉林建工,2006,(2).39-40
[5]金继文，刘博.横张预应力混凝土桥梁设计施工指南[M].团结出版社,2003.
[6]邬华彬.浅谈横张预应力混凝土桥梁设计中应该注意的几个问题[J].北京桥梁建筑,2005,(10).34-36
[7]孙玉生，李旭鹏.横张预应力混凝土梁及其构造的设计[J].吉林建筑工程学院学报,2008,（7).25-27
