预应力的基本原理早在几个世纪前就己经用于营造当时以绳索或铁箍缠绕木制水桶,使桶板之间产生预压应力以抵抗桶内液压所产生的径向压力。
上述原理1866年才被首次用于混凝土。当时美国工程师P.H.Jackson获得了在人造石及混凝土拱内张紧钢拉杆作楼板的专利。
1888年前后德国的C.E.W.Dochring也独立地获得了在楼板受荷载前,用己施加拉力的钢筋来加强混凝土的专利。但这些专利都因预应力值较低而被混凝土的徐变和收缩所抵消而未能真正实施。
1908年,美国学者C.R.Steiner建议在混凝土收缩和徐变发生后重新张拉钢筋以挽回一些损失。
1925年,美国学者R.E.Dill试用了加有防粘结涂层的高强钢筋,在混凝土硬结后,张拉并用螺母紧固的方法,但由于经济的原因也未能推广应用。
1928年,法国工程师E.Freyssinet开始将高强钢丝应用于PC(预应力混凝土),并于1939年发明了端部锚固用的锥形楔,设计了双作用千斤顶,才拉开了现代PC发展和应用的序幕。
1938年,德国的E.Hoyer研究成功靠高强细钢丝(直径0.5~2mm)和混凝土之间的粘结力而不靠锚头传力的先张法,可以在百米的墩式台座上一次同时生产多根构件。
1940年,比利时的G.Magnel研究成功一次可以同时张拉两根钢丝的麦氏模块锚。
直到二十世纪六十年代,美国学者林同炎提出了荷载平衡法后,才使PC的设计方法得到了简化,从而使PC在世界各地得到了广泛的发展和应用。
第二次世界大战后,由于钢材的紧缺,预应力混凝土结构大量代替钢结构以修复被战争破坏的结构,预应力混凝土结构在世界范围内得到了蓬勃发展和广泛应用,其应用范围从早先的桥梁与工业建筑发展到了后来的民用建筑、公共建筑、地下建筑、海港码头、水利水电工程等几乎所有的土木工程领域。
20世纪40年代后期标准设计的预应力混凝土简支梁得到了较大发展,更大跨径的桥梁预制梁(件)也被PCI和PCA推荐。
法国学者E. Freyssinet在1945~1948年首次采用预制节段施工法进行预应力混凝土桥梁施工,使预应力技术得到更大发展。
1952 E.Freyssinet的公司在所设计的一座单跨桥梁中{dy}次采用了节段密接匹配预制法,节段的结合面设置了剪力键,采用后张预应力将节段组合在一起。
1962年Jean Muller 改进了节段剪力键构造、密接匹配预制及拼装工艺,并从法国推广到了全世界。
20世纪70年代,预制节段拼装施工工艺得到了迅速发展。从最初的平衡悬臂拼装施工法,逐步发展成逐跨拼装施工法等多种方法。
1980年竣工、由Jean Muller设计的美国Long Key桥,是美国{dy}座采用预制节段逐跨拼装施工的体外预应力混凝土桥梁,也是新一代的体外预应力混凝土桥梁。该桥采用标准化分段、系列化预制方法,在现场施工环境较差情况下,利用现代化机械设备,大大提高了施工速度与质量,并对环境的不利影响降低到最小程度。之后,结合体外预应力技术和先进架桥设备的标准化预制节段拼装施工方法在全世界得到了发展。
随着设计与施工技术的发展,预制节段拼装施工方法已不限于在桥梁的上部结构使用。
20世纪70年代桥梁下部结构的预制节段拼装施工技术,在荷兰、美国等一些国家也开始得到应用。标准化分段、系列化的预制与拼装施工工艺,在现场施工环境较差情况下,可以大大缩短现场施工时间,对环境的不利影响降低到最小程度,并使施工质量得到保证。
20世纪60~70年代起,我国体内预应力混凝土桥梁开始采用预制节段拼装施工工艺。但由于节段拼装后桥梁线形偏差较大、接合面构造和体内预应力筋防腐处理不理想,20世纪80年代后这一工艺基本被现浇施工工艺所替代。
我国改革开放后,国外先进技术得到国内工程技术人员的接受和推崇,文明、环保的施工理念也受到政府领导的青睐。预制节段拼装施工技术、体外预应力技术和先进架桥设备技术的完善和标准化,使我国预制节段拼装施工技术得到创新发展。
2001年竣工的上海至江苏嘉浏高速公路上的浏河大桥,首次采用了预制节段拼装施工技术的体外预应力混凝土简支梁桥;特别是2004年竣工的上海市沪闵路高架二期工程中宽节段的运用,更是为城市大宽度桥梁的节段拼装技术奠定了可控性基础。
但是,因受施工机械、技术管理水平、经验、建设进度等影响,尤其受施工机械造价摊销成本因素的牵制,预制节段拼装施工技术于21世纪初再一次停滞不前。
随着我国国民经济的发展和预制节段拼装施工法的机械设备生产及运用水平的进步。尤其是机械设备摊销费用在工程总投资中比例不断降低,人工费用渐呈上升趋势,使节段拼装施工的经济性不断提升;我国在结合体外预应力技术的节段拼装施工方法方面的经验逐步积累;理论工作有了新的进展,相关规范、指南陆续出台;科研工作有了进一步提升的空间。使预制节段拼装施工技术再一次焕发光彩。
如上部结构大体量悬臂拼装的工程项目:苏通大桥引桥、上海长江大桥引桥、厦门集美大桥引桥等。这些项目多为长距离跨海大桥,且为等高度节段梁,采用专用架桥机拼装施工。
如下部结构预制工程:北京积水潭桥试验工程、东海大桥、杭州湾大桥等。这些项目都采用了标准化分段、系列化预制,通过海上船运起吊、运输、现场拼装,并采用“湿接头”施工工艺。其中北京积水潭桥试验工程中的五座桥梁为承插式预制钢筋混凝土立柱,柱顶预留钢筋与现浇后张预应力混凝土帽梁连成整体;东海大桥海上段20多公里的梁桥,桥墩墩身均采用湿接头连接的节段拼装施工方法。
已投稿到: |
|
---|