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普通混凝土和预应力混凝土结构的比较

1、普通的混凝土结构

　　对于普通的混凝土结构桥梁，的弱点是其抗拉强度较低，受拉极限应变较小，在正常使用过程中由于钢筋的应变超过受拉极限应变值，所以普通的钢筋混凝土容易产生裂缝。

　　通常情况下，为了限制钢筋裂缝的进一步发展，会采用高强度的混凝土和高强度钢筋，但提高混凝土的强度并不能有效的提高桥梁的抗拉性能，而高强度钢筋的潜力也会因此发挥不出来。

　　故常规的方法也不是十分有效。

2、预应力混凝土结构

　　预应力混凝土结构就是在结构受到荷载之前，利用高强度的钢筋对混凝土施加一个压应力，也就是预先对混凝土施加压应力，使之与荷载作用抵消，推迟开裂或者是减小开裂的宽度。

　　在有高强度钢筋和高强度混凝土中施加预应力是现在克服普通混凝土弱点的有效办法，它可以有效控制裂缝的产生与发展，并且能提高桥梁的承载能力，提高整体的刚度。

3、预应力混凝土结构的优点

　　与普通的钢筋混凝土相比，预应力混凝土有以下特点:

　　(1)增加了构件的刚度:对于普通的钢筋混凝土，在使用过程中，其受拉区域已经产生裂缝，而对于预应力混凝土，由于其提前施加的压应力，在使用期间桥梁所产生的拉应力与施加的压应力相抵消，所以桥梁的整体刚度大幅度提高。

　　(2)提高抗裂性和耐久性。在使用过程中由于预应力的作用，混凝体构件不会或过早出现裂缝，提高了抗裂性，而使用的是高强钢筋也避免了腐蚀作用，提高了耐久性。

　　(3)减少了自重。由于使用的为高强度材料，所以桥梁的截面尺寸减小，减轻了自重。

常用的金属波纹管膨胀节的形式类型

　　用于热补偿和增加管道柔性的金属管道元件主要有波纹管膨胀节、填料函式膨胀节和金属软管。

　　填料函式膨胀节又可分为套管式膨胀节和球形膨胀节。填料函式膨胀节依靠部件的相对运动产生变形，达到吸收热位移的目的。由于填料函式膨胀节利用填料进行密封的同时，因受承载压力的作用，容易产生泄漏，因此可靠性较差，在重要管道上很少采用，在及介质管道中严禁采用。金属软管的刚性，一般在接近完全软连接时采用。由于刚性很小所以金属软管比较容易产生振动，且对管径、压力有一定限制，不可能做得很大。

　　金属波纹管的膨胀节依靠波纹管的变形吸收位移，可具有较大的管径和承受较高压力，它是金属管道中的柔性元件。金属波纹管膨胀节有多种形式，但均由波纹管和端点组成，对于复式膨胀节，还存在连接管。一般将具有一组波纹管的膨胀节称为单式膨胀节，具有两组波纹管的膨胀节称为复式膨胀节。在《金属波纹管膨胀节通用技术条件》GB/T

12777—1999中，对金属波纹管膨胀节设计、制造和检验做出了具体规定。

　　(1)单式轴向型膨胀节，由一个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力。

　　(2)单式铰链型膨胀节，由—个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成，只能吸收—个平面内的角位移并能承受波纹管压力推力。

　　(3)单式万向铰链型膨胀节，由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构件组成，能吸收任一个平面内的角位移并能承受波纹管压力推力。

　　此外，还可选用复式拉杆型、复式铰链型、复式万向铰链型、弯管压力平衡型、直管压力平衡型和外压单式轴向型等类型的金属波纹管的膨胀节。

预应力在桥梁结构中的作用

　　预应力在大跨度桥梁结构中普遍使用，预应力能够控制混凝土的开裂，减少结构变形，增强预应力构件的强度，因此预应力是预应力结构的重要参数之一。

　　在设计混凝土结构的荷载或超载情况下，经过长期服役，由于混凝土的徐变和预应力筋的松弛等原因，桥板可能会损失一部分预应力。若预应力严重小于设计值，将会影响桥梁结构的正常服役能力，严重时会产生安全性问题。

　　预应力金属波纹管产生的应力越大，其对振动响应的影响就越明显。这表明可以利用预应力梁的响应来识别结构中预应力的值。

预应力金属波纹管成形工艺的类型

　　预应力金属波纹管的成形过程通常是经过挤压使管坯发生塑性变形，为避免成形后材料的回弹，后再经过工序使预应力金属波纹管成形。

成形时，管坯内壁在液体压力的作用下，胀制鼓包形成初波，压模推动初波移动使其高度增加宽度缩小，直至达到设计尺寸为止。

按成形过程可分为单波多次成形和多波一次成形。

单波多次成形是，成形一个波的初波后再经挤压使该波成形，然后张开凹模，管坯前进一个波距，重复成形第二个波;多波一次成形是多个波同时胀压成初波后，再经一次挤压成形。

　　橡胶成形：是以橡胶作凸模，以钢模作凹模，橡胶变形产生内压力，使管坯产生径向扩张和轴向挤压的成形工艺。 成形后，橡胶卸载回复原形。

预应力金属波纹管加工成型的比较分析

　　1、机械旋压成形工艺只能加工螺旋波，其他成形工艺只能加工环形波;刚性模成形时管坯的径向扩张和轴向收缩是同时进行的，即使不单独对管坯施加轴向的推力，变形区的材料也能得到很好的补充，因此管壁的壁厚变化非常小。

　　2。软模成形的过程中，为实现挤压成形必须先胀制初波，胀制初波时仅发生径向扩张不伴随轴向收缩，如果变形区的材料得不到及时的补充就会出现壁厚变薄的情况。

考虑到密封问题，液压成形中胀制初波时，管坯轴向都被固定，径向扩张所需的材料仅靠壁厚的变薄来补充;橡胶成形中胀制初波时，可以对管坯施加一定的推力，材料可以得到较及时的补充。

挤压成形的过程和刚性模成形过程类似，即径向扩张和轴向收缩是同时进行的。

　　3、受成形模具的限制，除液压成形可分为单波多次成形和多波一次成形外，其余成形工艺只能采用单波多次成形的方法。

　　常见的预应力金属波纹管成形工艺各具特点，不同的工艺生产的预应力金属波纹管适用于不同的场合。