地应力大

地应力大（精选12篇）

地应力大 篇1

0 前言

后张法预应力混凝土管桩(以下简称大管桩)采用高速离心、振动、辊压相结合的复合制桩工艺,通过后张自锚将管节拼接并施加预压应力,对预留孔道采用压浆工艺。该桩型具有桩长控制灵活、强度高、抗渗性能好、耐锤击等特点,已经形成各种桩径、桩长的系列产品,近年来在我国华东、华南沿海地区的码头和桥梁工程中得到了广泛的应用。

预应力结构的预应力损失和有效预压应力是质量控制的重点。大管桩的预应力损失通常按照相关规范进行理论计算[1~2],根据计算结果和需达到的有效应力来控制预应力钢筋的张拉力。然而,预应力损失理论计算过程较为复杂,实际过程中不确定因素较多,理论与实际不一定吻合,生产者最为关心的是制作成型期,即自管节成型、拼接、张拉、灌浆至出厂阶段大管桩的实际预应力损失和混凝土有效预压应力。

后张法大管桩的总预应力损失主要包含:锚具变形和钢绞线内缩引起的预应力损失值(σ1);钢绞线与预留孔道壁之间摩阻力引起的预应力损失值(σ2);拼接缝粘结剂弹性压缩变形引起的预应力损失值(σ3);钢绞线松弛引起的预应力损失值(σ4);混凝土收缩徐变引起的预应力损失值(σ5);分批张拉钢绞线时,后批张拉钢绞线所产生的混凝土弹性压缩变形对先批张拉钢绞线所引起的预应力损失值(σ6)。大管桩制作成型阶段主要分为分批张拉、灌浆、锚具切割等步骤,对应的预应力损失为σ1、σ2、σ3、σ6。

本文通过开展大管桩预应力损失和桩身有效预应力试验,对大管桩在制作成型阶段的预应力损失进行了分析研究。

1 试验设计

1.1 试验桩型

选取某预制厂在批量生产前试生产的一根大管桩作为试验桩,该试验桩桩型为56m覫1200mm B1-1,由14节长4m的管节拼接而成,试验桩基本参数见表1。

钢绞线张拉控制应力为1860×70%×1.03=1341MPa(超张拉3%),分二次张拉,第一次张拉至控制应力的30%,换算每孔张拉力为112.6k N,第二次张拉剩余的70%,换算每孔张拉力为262.8k N,两次张拉合计总张拉力为375.4k N,两次张拉间隔18h。张拉完成后,大管桩由张拉台座移至灌浆区,进行孔道灌浆,在浆液达到一定强度后(灌浆后6d)进行钢绞线切割。

1.2 测点布置

为测定钢绞线实际张拉力,在大管桩切割块与锚具间放置压力传感器,分别在张拉端和非张拉端放置6个和2个传感器,放置位置见图1。

由于大管桩预留孔道内灌浆料凝固后压力传感器实测力不能代表桩身内钢绞线实际受力情况,无法与混凝土实际预压应力直接关联,为测定桩身混凝土有效预压应力,在距桩顶(张拉端)3m、14m和29m三个断面的桩身表面分别布置电阻式应变计。为提高测试精度,每个测试断面在桩截面上方和左右两个侧面共布置3个测点,测点布置见图2。为消除环境温度影响,对应变测点进行单点温度补偿。

说明:1#~16#为钢绞线,在张拉端共放置6只传感器,分别安置在1#、5#、7#、9#13#和15#钢绞线上。

1.3 测试方法

对第一次张拉、第二次张拉、灌浆后、钢绞线锚具切割前、钢绞线锚具切割后5个阶段全过程跟踪测量,通过静态应变仪测量钢绞线、桩身混凝土各阶段的应变,并通过材料弹性模量换算钢绞线张拉力和桩身混凝土压应力。

2 试验结果分析

2.1 试验结果

通过对安装在张拉端和非张拉端的各压力传感器的测点,取得钢绞线在不同阶段的张拉力平均值见表2。桩身混凝土预压应力测试同步进行,各阶段预压应力实测值见表3。

注:表中10.10、10.14为第二次张拉力实测平均值与第一次张拉后张拉力实测平均值的合计值换算至混凝土截面的预压应力。

由表2所示,第一次张拉后张拉力平均值为64.6k N,仅达到预拉值的57.4%,应力损失占总张拉力的12.8%;第二次张拉后张拉力平均值为226.1k N,达到预拉值的86.0%,应力损失占总张拉力的9.8%;两次张拉力合计290.7k N,应力损失合计22.6%。

根据两次张拉力合计值290.7k N换算至混凝土截面的预压应力应达到10.10MPa,但根据表3实测结果,桩身混凝土预压应力实测值和平均值均未达到10.10MPa,且三个断面预压应力存在一定差异,说明孔道内灌浆存在局部不均匀,传递钢绞线预应力的效果未能完全发挥。

2.2 与理论计算的比较

根据《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程》(JTJ 261-97)和《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ 267-98)计算σ1、σ2、σ3、σ6结果见表4。

由表4所示,根据规范进行理论计算所得成型期大管桩预应力损失率总计11.7%,而实测损失率为22.6%,二者相差显然较大,且理论计算结果偏于不安全。

造成上述差异的原因可能有两个方面:一方面,张拉阶段的检查和监控工作不到位,增加了预应力损失的因素,这些因素在理论计算中未予考虑,应通过各种技术手段尽量避免,如张拉力控制油泵油压表的精度、钢绞线张拉端长度等因素,特别是本次实测第一次张拉阶段(张拉至30%控制力)预应力即损失了12.8%,应加大张拉阶段的质量监控。另一方面,规范中的计算理论与离心复合法成型的大管桩拼接张拉的实际情况有一定的偏差,造成预应力损失计算与实测情况不一致。

2.3 结合长期预应力损失的分析

我院对后张法预应力混凝土管桩的长期预应力损失进行过试验和研究[3],根据试验结果,由钢绞线松弛和混凝土收缩徐变所造成的大管桩预应力损失(σ4、σ5)在制作成型后335d左右趋于稳定,约占钢绞线张拉控制应力的6.2%,且实测与计算结果吻合。综合本文所得成型期间大管桩的预应力损失22.6%,共计损失达到28.8%,损失后换算混凝土预应力为9.29MPa,不能满足9.66MPa的设计要求,为达到混凝土有效预压应力设计值要求,成型期预应力损失应控制在19.8%之内。

此外,由于灌浆材料的不密实,致使钢绞线的预拉应力未能均匀、完整的传递至桩身混凝土截面,实测桩身混凝土截面预压应力平均值仅达到8.88MPa,在此基础上再考虑长期预应力的损失,桩身混凝土实际预压应力将更低。因此,在确保成型期预应力损失不超过19.8%的前提下,还应通过改进灌浆施工工艺、加强灌浆施工质量监控等措施,使钢绞线预应力能够有效的传递至桩身混凝土。

3 结论

(1)本文对生产者较为关心的后张法预应力混凝土管桩在制作成型阶段预应力的损失展开了实测和理论计算分析,分析结果表明预应力损失实测值与计算值存在较大偏差,在提高制桩质量控制的同时还应加强对大管桩预应力损失的实测数据积累和计算理论研究,以使理论与实际结合更加紧密。

(2)结合大管桩长期预应力损失的研究成果,该桩型预应力损失总计达28.8%,损失后的混凝土有效预应力不能满足设计要求,为达到设计值要求,成型期预应力损失应控制在19.8%之内。

(3)制桩过程中除避免不必要的预应力损失外,还应改进灌浆工艺、加强灌浆施工质量的监控,使灌浆材料硬化后能够有效传递钢绞线预加应力。

参考文献

[1]JTJ 261-97,港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程.

[2]JTJ 267-98,港口工程混凝土结构设计规范.

[3]吴锋,卓杨,曹进捷,方炫强.中交上海三航科研院有限公司.混凝土与水泥制品.2009 NO.2:36-37.

地应力大 篇2

上部结构的长期变形是影响大跨度预应力混凝土连续刚构桥使用安全的主要因素之一.以主跨为2×185 m的`铁路连续刚构桥为例.通过对加载龄期、预应力设计、环境相对湿度等因素的比较计算,对大跨度预应力混凝土连续刚构桥上部结构的变形控制同题进行了研究.

作 者：杨光  作者单位：中铁第四勘察设计集团有限公司,武汉,430063 刊 名：交通科技 英文刊名：TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U4 关键词：大跨度   连续刚构桥   长期变形  

地应力大 篇3

摘要：转体施工是一种先进的桥梁施工方法，转体施工的关键构件就是承载整个转动重量的转动球铰，其设计的合理性将直接影响到施工质量及安全性。本文以现有有限元计算理论为指导，结合工程实例，利用有限元分析程序MIDAS建立了该桥转台的空间有限元模型，给出了球铰在特定荷载工况下的计算结果，并对计算结果进行了对比分析，为以后同类结构球铰的设计提供参考。

关键词：转体施工；关键构件；球铰；有限元模型；参考

随着新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用，转体施工已经发展一种成为比较成熟的桥梁施工方法，该方法施工工艺科学、造价经济、加快了施工进度，随着该方法的进一步探索和推广，在桥梁建设中将发挥越来越大的作用，产生越来越好的社会和经济效益。

选择平面转体法施工“T”形连续梁横跨既有构筑物，其主桥下部结构、箱梁現浇以及转体施工等过程，对既有构筑物的正常使用影响较小，从而减小了因本桥的修建引起的既有构筑物的中断使用带来的经济损失。这种施工方法的转盘部分是施工的关键部位，转轴的定位精度直接影响上部结构位置的准确性，下转盘表面的平整度是影响转动过程中摩擦力大小的关键因素，转盘混凝土的密实与否，决定着转动系统能否正常转动。因此在转体施工中必须抓好这三方面的质量要求，进而保证转体的成功。通过对下转盘施工、球铰加工、运输及安装、滑道安装和上转盘施工等施工精度的有效控制，确保转体桥梁按照设计要求及施工规范顺利转体；通过施工过程中的高程、应力等的控制，保证施工质量并使合龙后的桥梁偏差控制在规范和设计要求之内，确保了整个桥梁线形的美观。

1 工程概况

盘锦至营口客运专线盘锦特大桥124#～127#墩设计为（80.6+128+80.6）m现浇连续梁，其中124# ～125#墩跨林丰路、125#～126#墩跨既有沟海线和电厂专用线，与沟海线斜交角度为167°10′、126# ～127#墩跨石油管廊。该梁平面位于半径5500m的圆曲线上，纵断面位于半径25000m的竖曲线上，线路纵坡为-12.7‰，为抵消转体时曲梁的横向不平衡弯矩，转动中心横向偏心9.7cm。

为减少上部结构施工对铁路行车安全的影响，该桥采用平衡转体的施工方法。即先在铁路两侧浇筑梁体，然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下盘，最后浇筑合龙段，使全桥贯通。转体段梁长63m+63m；转体角度125#墩为12°23'、126#墩为12°10'，转体重量为12000t。

本桥转体结构上、下转盘均为六边形，上转盘厚2.0m，下转盘厚5.0m，下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成基础。转盘采用C50混凝土。上转盘设纵横向预应力筋，纵向设24根12-7φ5钢绞线，横向设纵向设28根12-7φ5钢绞线。纵、横向钢绞线均采用单端张拉，张拉端、锚固端交错布置，张拉端采用OVM15-12锚具，固定端采用OVM15-12P锚具。管道采用内径φ90金属波纹管。

球铰由上、下球铰、球铰间镶嵌四氟乙烯片、上下球铰的固定钢销轴、下球铰定位钢定位架组成，设计竖向承载力12000kN，上球铰平面直径4.1m，下球铰平面直径3.8m，球铰球径为8.0m。在对应滑道位置上转盘内共设有6对双φ800x24mm的撑脚，撑脚高0.9m（含底部3cm的走板），撑脚钢管内灌注C50微膨胀混凝土。

2 局部应力分析

2.1 有限元模型

本文应用有限元分析软件MIDAS进行分析计算，该软件单元种类丰富，功能强大，基本上可以满足工程需要。取桥墩底面以上3米到桩底范围建立有限元模型，并采用网格自动划分功能划分单元，采用空间块体单元、弹簧单元以及接触面单元等对转动球铰、上、下承台、墩身及桩基础建立空间有限元模型。有限元计算模型如图1所示。

图1 有限元模型

2.2 局部应力分析

本文分两种荷载工况对转盘的局部应力进行分析：第一种工况为转体的重量全部由主墩承受，再经主墩传给转盘，第二种工况为转体的重量全部由临时支墩承受，再经临时支墩传给转盘。计算结果如图2、3所示。限于篇幅，本文仅给出了两种荷载工况下球铰断面和纵桥向竖向应力。

（a） 球铰断面竖向应力云图 （b）纵桥向竖向应力云图

图2 工况一转盘应力云图

（a） 球铰断面竖向应力云图 （b）纵桥向竖向应力云图

图3 工况二转盘应力云图（单位：MPa）

由图2、3应力云图可以看出：在工况一作用下，上下球铰接触部位竖向压应力大部分在1.634～6.198MPa之间，应力集中部位达到11.753MPa。群桩竖向应力呈现中间大，四周小的趋势。在工况二作用下，上下球铰接触部位竖向压应力大部分在1.762～6.374MPa之间，应力集中部位达13.755MPa，临时支墩处局部应力最大为10.987MPa，群桩竖向应力同样呈现中间大，四周小的趋势。因此，应加大下转盘的刚度，使桩基受力趋向均匀，并且在桩基检算时应考虑转体施工阶段中荷载在桩基中的分布。

通过比较发现：两种工况下球铰处竖向应力相差不大，群桩的竖向应力分布趋势相同。施加预应力后，预应力钢束能够提高上转盘的刚度，有效减小竖向应力峰值，使得上部结构的力更均匀的向下传递，因此设计中在上转盘配置纵、横向预应力钢束是合理的，这对改善球铰上转盘的应力分配具有积极的作用。

2.3 球铰偏心对转盘应力的影响

球铰的精确定位与安装是转体施工的关键工序，其施工质量直接决定转盘的受力状况与转体施工能否顺利进行。为分析球铰偏心对转盘受力及位移的影响，本文在第一种荷载工况下假定四种偏心距进行有限元分析，分别为0.05m、0.1m、0.2m和0.3m，计算结果如图4所示。

（a） 球铰偏心0.05m的竖向应力云图 （b） 球铰偏心0.1m的竖向应力云图

（c） 球铰偏心0.2m的竖向应力云图 （d） 球铰偏心0.3m的竖向应力云图

图4 不同偏心距下球铰断面竖向应力云图（单位：MPa）

通过图4可以看出，随着球铰偏心距的逐步增大，球铰处的最大竖向应力也明显增加，从球铰不偏心最大竖向应力11.753MPa到偏心0.3m时的16.749MPa，并且应力在球铰断面呈一侧大一侧小，差值最大约为14MPa。由此可见，球铰偏心对球铰的受力产生不利影响，使得球铰局部受力过大，并且分布不均。

3 结论

（1）通过有限元计算：球铰部分有较高压应力水平，应力分布呈中间小、四周大的趋势，边缘处存在应力集中现象。

（2）在转体施工阶段，群桩竖向受力呈现中间大、四周小的分布规律，对中间桩基受力较为不利，在设计中可通过加大下转盘的厚度，使桩基受力趋向均匀。

（3）通过对上转盘施加纵、横向预应力，增加了上转盘的刚度，有效减小竖向应力峰值，显著改善了球铰的应力分布，从理论上验证了在上转盘配置预应力钢束的必要性。

（4）研究了纵向不平衡偏心距对转盘受力的影响，结果表明：随着球铰偏心距的增大，球铰处的最大竖向压应力也明显增加，使得球铰局部受力变大，分布更加不均，对球铰的受力产生不利影响。

参考文献：

[1]张海文.矮塔斜拉桥索鞍局部混凝土应力分析.西南交通大学硕士学位论文.2008.

[2]张解放.T形刚构桥转体施工技术[J].石家庄铁道学院学报.2006（12）.

[3]吴鸿庆，任侠.结构有限元分析[M].北京：中国铁道出版社，2000.

[4]王立中.转体施工的公路T型刚构桥梁转动结构设计[J].铁道工程学报.2006（9）.

地应力大 篇4

1 工程简介

本工程为江西某大学体育馆, 地上三层 (含两夹层) 框架结构, 占地面积4018.28平方米, 总建筑面积12269.45平方米, 建筑总高度37.3米。梁最大跨度为26.1米。

2 施工准备

1) 预应力钢筋。预应力筋采用直径为φj15.24的高强度低松弛钢绞线为母材, 其性能满足《预应力混凝土用钢绞线》的规定。各钢绞线均有出场证明, 且在进场时均已抽样进行检验, 合格后方可在工程中使用。

2) 锚具系统。本工程预应力锚具选用柳州市预应力机械总厂, I类锚具群锚体系。张拉端分别选用多组M 15-7、M 15-10、M 15-8和M 15-12夹片锚, 固定端选用P型挤压锚具, 如图1。各锚具均满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器应力技术规程》[4]等相关规程规定。

3) 金属波纹管。本工程框架梁内预应力孔道采用金属圆波纹管成型, 如图2所示。圆波纹管成型需满足《预应力混凝土用金属波纹管》[5]中的有关规定

4) 机械设备。预应力张拉设备应配套标定, 相关设备和仪表需由专人使用和管理, 并应定期校正和维护。此外, 张拉设备必须在标定内才能使用。根据相关设计及施工规范要求, 本工程的预应力张拉机可选用有粘结使用张拉力为25/250T的前卡式千斤顶。

3 预应力施工技术措施

3.1 预应力筋加工

预应力筋运到现场后, 应及时检查其规格尺寸和数量, 在检查每根端部配件无误后, 方可分类堆放。堆放时应尽可能靠近塔吊, 以便于垂直运输。

3.2 预应力筋铺设 (有粘接预应力筋布置)

1) 有粘结预应力筋布设前应先安装波纹管。波纹管进场后, 在室外存放时间不宜过长, 且不宜直接堆放在地面上。此外, 还需采取有效措施防止各种腐蚀性气体和雨露的影响;2) 波纹管安装前, 应先按设计中预应力筋的曲线坐标在混凝土梁中定出相应的曲线位置, 如图3所示。波纹管采用φ12钢筋水平横向布置和固定, 每个肢点处均需牢固, 且箍筋底部应垫实。波纹管搬运时应轻拿轻放, 不得在地下拖拉或抛甩。吊装时, 预应力筋不得用绳索在其中间吊起;

3) 焊好波纹管支架后, 即可将波纹管穿入。当波纹管从梁一端穿入时, 需边穿边用连接套管连接。安装时, 需尽量避免波纹管反复弯曲, 并防止电焊火花烧伤管壁和防止管壁开裂。波纹管与支托钢筋需绑牢, 以防止混凝土浇筑时波纹管会上下浮动。安装完毕后, 检查波纹管位置和形状是否与设计相符、各连接点是否牢靠以及接头是否完好等。此时, 从梁上往下看, 波纹管应平坦顺直;从梁侧看, 曲线应平滑连接;4) 波纹管连接需连接时, 宜选用大于主管3m m左右的套管做连接, 长度取200~300m m, 与两端波纹管搭接的长度约为100~150m m。波纹管与连接套管接口处需用胶带密封, 以防止漏浆堵塞波纹管。波纹管在孔道端部张拉端位置与预埋锚垫板相连接时, 需用胶带将接缝处密封;固定端部应用棉纱密封;5) 波纹管安装完成后, 可按照设计要求将钢绞线穿入。张拉时, 预应力筋可从任意一端穿入波纹管, 且穿入后外露的钢绞线长度基本相同。预应力筋穿完后, 应在每个支承点处将波纹管用铁丝绑扎固定, 并在张拉端采用安装螺旋筋及锚垫板。预应力筋张拉模板和梁端模板等支模前, 应将预应力筋张拉端处承压板焊接固定, 且不可更改预应力筋的方向及位置;6) 粘结预应力筋的支架应采用不小于φ12的钢筋制作, 且各支架均应绑扎在梁箍筋上。支架距梁底高度为预应力筋中心线距梁底的矢高与波纹管半径的差值。预应力筋铺放完成后, 应仔细检查波纹管曲线、矢高和反弯点位置等, 并检查支垫位置是否绑牢。此外, 对波纹管破损处还应用胶带缠绕修补, 以防止漏浆等;7) 本工程灌浆孔间距除需按规范要求每隔25米设置一个外, 还应在固定端和张拉端锚垫板处设置, 以防止浆无法灌满。在圆管上开孔以形成灌浆孔时, 需用带嘴的塑料弧形压板覆盖, 并接增强塑料管。为保证留孔质量, 圆管上可先不打孔, 仅先插一根光面钢筋露出外侧, 待孔道灌浆前再用钢筋打穿固定端位置波纹管, 拔出钢筋。

4 总结

本文以某实际体育馆为例, 详细介绍了预应力钢筋、锚具系统、金属波纹管、机械设备等施工中需准备的材料和设备, 以及预应力施工技术措施和张拉完成后的灌浆和封锚等工艺, 为该大跨度预应力混凝土结构的的精确施工提供了必要的技术支持。

摘要：大跨度预应力混凝土结构施工的关键在于预应力施工方案的确定, 它直接影响结构的整体安全和工程质量等。本文结合某工程实例, 详细介绍了某体育馆的施工准备和预应力施工措施, 探讨大跨度预应力施工技术和方法在混凝土中的应用, 为其它工程提供参考。

关键词：大跨度,预应力,施工技术

参考文献

[1]郝坤鹏.后张预应力技术在大跨度混凝土结构中的应用[J].门窗, 2013.

[2]刘涛.大跨度预应力混凝土施工技术探析[J].建筑知识:学术刊, 2014.

[3]毛秋生, 王汉宇.大跨度结构后张法预应力混凝土施工要点研究[J].建筑工程技术与设计, 2014.

[4]预应力筋用锚具, 夹具和连接器应力技术规程[S].JGJ85-2002.北京:中国建筑工业出版社, 2002.

地应力大 篇5

公路桥梁大悬臂预应力混凝土盖梁设计

本文以昆明市东三环桥梁采用的24.46m大悬臂预应力混凝土盖梁为分析对象,简要阐述了公路桥梁大悬臂预应力混凝土盖梁的设计计算方法,可作为一般性公路大悬臂预应力混凝土盖梁设计的参考.

作 者：车文庆 作者单位：中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司,云南昆明,650200刊 名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(7)分类号：U442.4关键词：大悬臂 预应力 盖梁 设计

地应力大 篇6

【关键词】无粘结预应力；钢筋混凝土；大空间和跨度；工艺

Unbonded prestressed concrete application in the large span space structures

Zhao Zhen-shan

（Daming County Xin River Construction Co.， Ltd Daming Hebei 056900）

【Abstract】Combined with construction experience of unbonded prestressed concrete are analyzed in a large space， construction experience on large-span structure houses and new construction techniques， and common quality problems and preventive measures were discussed.

【Key words】Unbonded prestressed；Reinforced concrete；Large space and span；Process

1. 引言

随着现代工程建设的发展，为了有效控制大跨度、大空间结构中裂缝的出现，预应力技术也已经日趋成熟。本文结合施工经验通过对具体工程的介绍，对无粘结预应力钢筋混凝土的常见质量问题及预防措施进行了探讨。

2. 工程概况

某商业综合楼，基础为桩基础；主体结构为框架剪力墙结构，建筑面积5万m2；二层地下室为车库；地上分成主楼和裙楼；主楼框剪15层、层高4.5m，檐口高度60m；裙楼框架3层，檐口高度18m；主、裙楼以连廊相连。

3. 结构设计

某商业综合楼主楼及裙楼总长度分别为98m和89m，均未设伸缩缝，而采用在板面设置通长钢筋网片。在地下室梁板内，设置纵横双向预应力构造钢筋、在主楼5层以上的长向梁板内施加预应力构造钢筋，用来控制混凝土梁板裂缝；裙楼的3层为多功能厅，顶板梁跨度分别达到23m和14m，则采用预应力混凝土梁；在设计中考虑预应力钢筋、非预应力钢筋同时承受荷载。设计要求：梁板预应力构造钢筋采用@800mm高强度低松弛钢绞线；框架梁内为预应力钢筋。

4. 无粘结预应力施工的工艺特点

后张法无粘结预应力混凝土不仅施工工艺简单，操作方便，技术先进，张拉栅具简单轻巧，方便移动，可在高空和小空间内工作，张拉时不占用工期，而且后张法无粘结钢绞线预应力混凝土施工工艺是近年来在大跨度粱中广泛应用的一种新工艺，与多年来常用的“先张法有粘结钢绞线预应力混凝土工艺”和“后张法有粘结预应力砼工艺”相比有以下特点：

4.1 预应力筋张拉力的传力途径不同。传统的“有粘结预应力混凝土工艺”预应力筋张拉后需灌浆，其预应力的张拉力由锚具及灌浆体共同作用传递给混凝土构件。而新的“无粘结预应力混凝土工艺”的预应力筋与混凝土构件之间没有任何介质粘结，全靠锚具承受并传递预应力。故钢绞线及锚具必须终身不生锈，对材料的材质要求很高，费用较大。

4.2 施工工序不同。“有粘结预应力混凝土工艺”在混凝土构件浇筑时需要预留孔，然后，铺穿预应力筋进行张拉，最后灌浆填孔。“无粘结预应力混凝土工艺”在混凝土构件钢筋绑扎时同步按设计要求布置呈抛物线状的无粘结预应力筋，张拉后无需灌浆，简化了工序，加快了施工进度。由于预应力束能曲线布置，使预应力筋按设计要求在构件受力部位发生最大效能，故特别适用于在大跨度梁中的运用。

5. 预应力材料选择

（1）预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线为1860级，其性能满足GB/T 5224-2003的要求。本工程结构设计的混凝土的强度等级分别为C40、C35、C30，预应力钢筋张拉完成后，采用同强度等级的混凝土封闭张拉端。预应力锚固体系由锚环、夹片、承压板、螺旋筋等组成，质量应符合《预应力筋用锚具，夹具和连接器》（GB/T14370-2007）中对锚具的质量要求。产品进场时必须具备生产厂家的产品出厂证明及质量保证书，且必须进行进场验收。检验分为出厂检验和型式检验。

（2）无粘结预应力钢筋包涂由预应力专业包涂厂家采用建筑防腐油脂和高密度聚乙烯包涂而成。

6. 预应力钢筋的下料

（1）本工程采用现场下料，下料时采用无齿砂轮切割机进行切割，下料长度按下列公式计算：L=L1+L2+L3

式中：L1——预应力钢筋埋入构件内的长度（平面长度+曲线增长）：L2——预应力钢筋张拉长度；L3——下料长度误差。

（2）预应力筋的下料应在平整的场地上直线定出下料长度，并在下料场地两端设置固定标志，每端有专人负责；切断前应将预应力筋拉直；用砂轮切割机切断，不得用电弧切割。对所下的预应力筋做好分区及类型编号，在其两端做出同颜色的标志并标明长度。

7. 无粘结预应力混凝土梁施工重点

7.1 无粘接预应力钢筋的铺设。

（1）本工程预应力钢筋的旌工如下：板中的预应力钢筋的施工，在板的下层钢筋铺设完成以后进行铺设，然后再铺设梁板负筋；在梁的普通钢筋绑扎完成后，开始铺设框架梁的预应力钢筋，预应力粱筋呈曲线布置。

其曲线方程为：Y1=-2FX2/LC+（h-ap）；Y2=2f（0.5L-X）2/L（0.5L-C）+ap

式中：Y1为反弯点到支座处的曲线方程；Y2为反弯点到跨中处的曲线方程；f为预应力筋曲线矢高（mm）；C预应力钢筋曲线反弯点（m），C=0.15L；H——梁高或板厚（咖）；Y——预应力筋曲线纵坐标（mm）；X——预应力钢筋曲线横坐标（mm），C=0.15L；L——梁板轴线跨度（m）。endprint

（2）预应力梁筋曲线标高在支座、反弯点、跨中五个控制点由支撑架控制。无粘接预应力钢筋在运输及施工过程中，应防止无粘接筋包皮被其他钢筋刺穿或划破胶皮，如有破损，应立即用水密性胶带进行缠绕修复，胶带搭设宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕长度应超过破损长度，严重破损的应报废。预应力筋用扎丝绑扎固定，其净保护层厚度在梁中应大于50mm。板中应大于20mm。铺设的预应力钢筋要求顺直，曲线平滑流畅，不得有死弯或突变，标高误差不大于10mm。预应力钢筋采用12的圆钢焊接或绑扎在普通钢筋上，并按照设计要求确定绑扎高度和位置。

7.2 混凝土浇筑。

无粘结预应力筋安放完毕并检查合格后。安装梁侧模，侧模安装完成后须对无粘结预应力筋的矢高控制点、承压板和固定锚具的位置进行二次检查。在浇筑混凝土时，要保证预应力筋形状及锚具位置准确，振捣时防止锚具、固定架位置偏移，严禁触碰无粘结预应力筋的聚乙烯外皮，梁端部承压区混凝土必须振捣实心密实，混凝土不得掺入引气剂和含有氯离子的外加剂，以防止预应力筋锈蚀。

7.3 预应力钢筋的张拉。

（1）根据施工方案，在混凝土强度达到设计强度的80%后方可张拉；张拉方式采用逐层施工，逐层张拉，且进行对称施工的方法。

（2）张拉控制应力δcon=0.70*1860=1302MPa，实行超张拉3%，1302×1.03=1341.06MPa。

（3）张拉程序：读初伸长值L1并作记录——δcon （量测伸长值L2并作记录），o——20%δcon （L1）-l00%δcon （L2）——103%δcon （锚固）——卸荷。实际伸长量△L与初应力伸长推算值之和与理论张拉伸长相比较误差不超过规范要求的±6%，否则应停机检查原因，进行必要的处理。预应力筋的张拉顺序应使结构受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不应使混凝土产生超应力，不应使其它构件产生过大的附加内力及变形等。因此，应遵循同步、对称张拉的原则。预应力钢筋变角张拉：板面变角张拉需在板面留设张拉槽，张拉端承压垫板安装于张拉槽内，微微保持倾斜，施工中注意保持无粘接预应力钢筋与承压板保持垂直。

7.4 锚具封堵。

锚具应采取防腐蚀及破损的保护措施。预应力筋锚固后的外露长度应不小于30mm，多余部分宜用砂轮锯切割，严禁用电弧切割。然后在承压板上涂刷界面处理剂，用自制的塑料盖帽内装防腐润滑脂进行封锚，并用C45微膨胀混凝土封闭穴槽，确保封闭严密，防止锚固系统锈蚀。

8. 施工质量通病、防治及注意事项

包涂胶皮破损：避免北非预应力钢筋直接挤压或冲击；穿束时无粘接筋在支撑筋上刮伤：支撑筋用圆钢代替螺纹钢；包涂胶皮烧伤或烫伤：严禁在无粘接筋附近进行氧焊作业或动焊；无粘接束水平位置偏差大：加强绑扎；无粘接筋与垫板不垂直：使无粘接筋在垫板后300mm范围内保持垂直。固定端挤压锚具与承压垫板脱离：采用挤压垫板。张拉时垫板凹陷：浇筑前检查端部模板封堵牢固，浇筑时加强振捣。混凝土的浇筑及养护：混凝土浇筑时必须注意振动棒不得连续冲击无粘接预应力钢筋；对于节点和张拉端部的混凝土必须振动密实，不能在承压板后形成孔洞。混凝土浇筑时，除按混凝土本身要求制作试块外，还应多做一组试块，待其强度检验合格后方可张拉。混凝土浇筑完成后必须及时进行养护，以保证构件张拉前混凝土不出现裂缝。

9. 结语

经过有序控制施工程序和施工质量，无粘结预应力工程顺利完成。实践证明，无粘结预应力钢筋混凝土具有解决大跨度和大空间方面的结构优势.未来该技术必将得到广泛的应用。

参考文献

[1] 陶学康.无粘结预应力混疑土设计与施工[M].北京：地震出版社，1993.

[2] 博温.高效预应力混凝土工程技术[M].北京：中国民航出版社.1996.

地应力大 篇7

该桥位于武水地区, 横越大河, 两侧有植被。河中央有水区粘土层最深达到5 m左右, 粘土层上有少量砂, 粘土层下1层是砾岩, 承载能力足够。两侧无水区粘土层最深达到20 m左右。测时水位为145.20 m, 设计水位为167.77 m, 施工水位取为148.20 m, 要求满足五级通航的要求, 设计荷载为汽—20。根据当地的地质情况和借鉴最近国内外新建的桥梁, 该主桥确定为四跨连续梁, 跨径布置为44+70+70+44=228 m, 全桥孔径布置见图1。

连续梁桥[1,2]内力的分布较合理, 其刚度大, 对活载产生的动力影响较小, 混凝土收缩徐变引起的变形也是最小的, 连续梁超载时有可能发生内力重分布, 可提高桥梁梁部结构的承载力。

2 主梁设计概况

主桥采用预应力混凝土连续箱梁结构, 计算跨度为 (44+70+70+44) m, 全桥全宽16 m, 即双向4车道, 不设人行道, 两侧各设0.5 m宽的防撞墙 (4×3.75 m+2×0.5 m=16 m) , 采用单箱双室截面, 桥面由中心向两边设1.5%的排水坡度。顶板厚28 cm, 支座处底板厚60 cm, 跨中为30 cm, 厚度呈线性变化, 抛物线方程[2]为Y= (-1/665.125) x2+0.3 (以跨中梁底为坐标原点) 。箱梁悬臂长度取3.0 m, 跨中中腹板厚40 cm, 边腹板厚40 cm, 支点处中腹板厚为50 cm, 边腹板厚75 cm。腹板在距支点1/4跨度以3 m节段直线变化。承托采用1∶3的比例, 高度分别为30 cm×90 cm, 下部采用1∶1, 高度分别为40 cm×40 cm。主梁横截面详见图2。

桥面铺装选用10 cm厚的沥青混凝土作为铺装层, 桥面坡度为横向坡度取1.5%, 为结构找坡, 纵向坡度为零。梁体混凝土采用C50混凝土。

本桥的预应力钢筋均采用12-75, 标准强度为1 860 MPa的低松弛钢绞线, 张拉控制应力σk=0.75, 强度为1 395 MPa, 两端“双控”张拉, 张拉力为1 758 k N, 张拉时混凝土强度要达到80%的设计强度。普通钢筋采用Ⅱ级螺纹钢筋, 采用OVN15-9锚具, 含垫板及锚下螺旋筋。本桥总共类型索为32类, 其中有直索13根 (包括1根后期通长索) , 每个墩有四种相同类型的抗剪弯索, 下弯角度为6°, 其余上翼缘钢束下弯角度都是8°, 下翼缘钢束两中跨都属同一类型束, 两边跨属一类型束, 上弯角度都是8°, 下翼缘钢束都是锚固在齿板上。

3 结构计算

3.1 桥梁计算模型

本设计全桥桥面长278 m, 预应力连续梁段长为228 m, 计算梁段被分为86个单元, 6个支座。每个单元1 m~4 m, 共有87个节点。其中, 边跨不平衡段有3个单元, 长7.8 m, 采用满堂支架法施工, 边跨和中跨合龙段均为2 m。采用自编程序进行全桥的恒载、活载、施工及验算等内力计算, 计算模型见图3。

3.2 成桥内力分析

一次性成桥内力包括有恒载内力及活载内力, 恒载内力包括一期恒载和二期恒载, 一期恒载主要为结构自重, 二期恒载由桥面铺装、防撞墙、灯柱等产生。活载内力为汽车、挂车 (履带车) 等荷载效应产生的内力。设计时, 各种效应产生的内力应分别算出, 最后再分别与恒载内力进行不同的组合。具体分析结果见图4, 图5。

施工成桥内力主要为施工阶段产生, 本桥采用悬臂浇筑施工, 节段施工过程需要确定的恒载主要有施工内力, 是指施工过程中的临时施工荷载以及运输、安装过程中的动荷载, 如节段混凝土的自重、施工挂篮的重量、一些施工机具设备 (张拉设备) 的重量、模板、施工人员等等引起的施工荷载, 另外还有汽车活载产生的内力。具体分析结果见图6, 图7。

3.3 结构次内力分析

结构次内力包括温度力, 收缩徐变力等 (见图8, 图9) 。桥梁是置于大气环境的结构, 温度对桥梁要产生影响而产生内力。混凝土的徐变是在长期荷载作用下, 混凝土塑性变形随时间增长的现象。影响混凝土徐变因数有水泥用量、水灰比、周围环境的温度与湿度、构件的截面形状、加载时混凝土的龄期和应力的大小等。

3.4 施工阶段应力验算

为了确保施工阶段安全, 全桥预加应力后应进行施工阶段应力检算。此项应力包括了施工阶段的结构自重、永久荷载、收缩徐变和预加力效应。具体分析结果见图10, 图11。

在施工阶段, 箱梁最大拉应力为3.6 t/m2 (0.36 MPa) , 而混凝土能承受的拉应力为1.3 MPa~1.5 MPa, 则能够满足要求。在施工成桥后, 全桥没有出现拉应力, 压应力也不是很大, 最大为100 kg/cm2, 由应力图可看出, 能够满足要求。

3.5 营运阶段应力验算

荷载组合:恒载+汽车+沉降+温度, 随机选取其中的两组合工况应力验算结果如图12所示。

在运营阶段, 全桥在各个工况情况下没有出现拉应力, 最大压应力也没有超出最大规范要求, 由应力图可看出, 能够满足要求。

4 施工方法

本梁采用悬臂灌注法施工, 悬臂施工法[1,2,3]是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。本设计确定了悬臂施工的顺序, 共分24个施工阶段, 采用悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土, 待混凝土达到一定强度后, 张拉预应力筋, 移动机具, 模板继续施工。边跨合龙段采用搭支架施工, 共有3个单元, 长7.8 m;中边跨合龙段为2 m单元。悬臂现浇法施工时, 施工中所承受的外荷载应包括:现浇节段自重和挂篮重量两部分。施工中先在主墩两侧对应主梁腹板位置搭建4个临时支墩, 现浇0号块, 2个T构采用2对挂篮对称悬臂灌注, 为使主梁尽早脱离T构形式, 先合龙边跨并张拉边跨底板预应力钢束, 然后再合龙中跨, 待全联合龙完成后, 张拉中跨底板预应力钢束, 安装正式支座, 拆除临时支墩、支架等, 完成全联主梁施工。

5 结语

公路跨河大桥的主要特点是需要跨越河流, 需要考虑环境因素及航道的要求特点, 本文就公路大跨度跨河连续梁桥的设计相关计算问题进行了探讨和简要介绍, 希望能为高速公路大跨度跨河桥梁的设计提供一些借鉴。

摘要：以某公路跨河大桥为例, 介绍了桥梁的结构尺寸设计要点, 并对成桥结构的内力及次内力进行了分析, 同时对施工阶段和营运阶段的应力进行了验算, 证明了该跨河桥选用大跨度预应力连续梁桥的可行性。

关键词：预应力混凝土,连续梁桥,结构设计

参考文献

[1]范立础.预应力钢筋混凝土连续梁[M].北京:人民交通出版社, 1988.

[2]裘伯永, 盛兴旺, 乔建东, 等.桥梁工程[M].北京:中国铁道出版社, 2001.

[3]徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京:人民交通出版社, 2001.

地应力大 篇8

云桂铁路丘北南盘江特大桥, 主桥为416 m钢管拱桥, 引桥为简支变连续梁加现浇T构, 其中五拱座为台阶状明挖基础加一排8Φ2.2m长21.5 m桩基, 圬工体积达2.7万方;六号拱座为台阶状明挖基础, 圬工体积达2.1万方, 均为陡坡深基坑施工。现以五号拱座为例, 试计算基底及拱背面应力分布状态, 以检算成桥状态下, 基础设计的安全性。图1～2为拱座上设双柱式交界墩。

2 受力状态分析及模型建立

建立如立面图所示坐标系, (基础横桥向宽度为B=48 m, 纵桥向长度为L=32 m, 高度为H=24 m) 利用几何方法计算基础的形心位置得:Xc=1695cm;Yc=1290cm。

拱座受力 (外力) :自身重力G;来自交界墩压力Nj;来自拱脚处轴向力Ng, Mj (成桥时拱脚弯矩取0) 。

所求力 (被动力) :

抗力Rx (等同于基底承载力) ;抗力Ry (等同于背面承载力) 。

模型理论:假设基础为刚体, 在偏心受力情况下受力由于弯矩作用发生微小转动;依据变形协调关系:基底及背面提供的抗力平衡上述外力效果, 由此建立方程组, 以求解拱背及基底的应力分布状况。计算模型如图3。

3 基础数据计算方法

交界墩传至拱座顶面力Nd:以交界墩自重 (按3 000立方混凝土估算) 加上部梁及桥面系重 (按跨中左右各一半跨长取) 。

拱座自重:按2.7万方混凝土计。

拱脚轴力:简化为等截面悬链线拱在半拱悬臂状态下, 计算半拱圈对拱脚的弯矩 (含拱上建筑对拱脚的弯矩) , 然后计算拱脚轴力 (过程略) 。

动载未计算:按成桥后静载乘以1.2倍系数考虑, 得图中数据 (过程略) 。

4 联立方程组建立并求解

水平偏心距:

undefined

=76cm (偏向形心右侧, X轴增向一侧)

竖向偏心距:

undefined

=205cm (偏向形心下方, Y轴减向一侧)

上述力矩为图中标示数值。

根据力的平衡条件及基础底面、背面变形协调条件, 可得:

联立方程组:

undefined

上式中, ∑M为基础所受水平力、竖直力对形心轴 (拱座平面图中的红色竖轴) 弯矩, 在计算偏心距时已求得。

解得:σ1=170kPa

σ2=690kPa

σ3=520kPa

σ4=1220kPa

5 基底及背面应力分布形态

由上述计算结果可知, 拱座基底及背面的地基抗力均呈梯形分布, 这验证了基础底面及背面偏心距在分别不大于undefined及undefined情况下, EX=76cmundefinedcmundefined的地基应力分布形态, 与教材相符。依计算结果绘出拱座基底及背面地基应力分布图如4所示。

6 与其他计算方法比较结果

6.1 依据桥梁计算手册公式计算

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计算拱座背面地基应力为:

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=σmin=209kPa=σ1

计算拱座基底地基应力为:

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=σmin=747kPa=σ3

在本节中 σ2+σ1=858kPa

σ2-σ1=440kPa

σ3+σ4=1742kPa

σ4-σ3=248kPa

而在4节中上述结果分别为:

σ2+σ1=860KPa

σ2-σ1=520KPa

σ3+σ4=1740KPa

σ4-σ3=700KPa

6.2 结果比较

与变形协调方程组解得数据相比, 发现两种方法计算的两端应力和值相同, 而应力差值却相差较大;说明两种方法求得的地基抗力是一致的, 但地基应力的分布却不同, 利用变形协调关系计算的转角θ大于依据桥梁手册计算的转角θ, 在此例条件下, 按变形协调关系计算的地基应力分布更加不均, 假设刚体转动倾向更为明显。

7 结 语

(1) 本文重点是以变形协调关系计算基底及拱背应力分布状况, 重在方法, 而非数据结果。因本文中外力数据均为估算值, 而非设计值, 实际拱桥为超静定结构, 受力复杂, 多采用MADAS等软件进行模拟计算。

(2) 本文中用几何方法准确计算基础形心位置, 并同时考虑竖向荷载及水平荷载的弯矩作用, 以此计算偏心距并代入联立方程组, 而非用B/6作为力臂, 使得计算结果更为贴近实际。

3) 计算拱背抗力前提是拱背后必须是回填密实, 且回填料变形较小, 以便较好地将水平荷载传至拱背基岩面上, 使基础背面地基应能提供满足要求的抗力。

4) 对于刚性基础, 其基底压力分布将随上部荷载的大小, 基础的埋置深度和土的性质而异。

5) 使用此方法计算地基应力也是有误差的, 因为实际中基础受力较为复杂, 而本文也是模拟了成桥状态, 若在交界墩有其他措施受力的情况下, 需要根据实际荷载情况另行计算。

参考文献

[1]JTGD61-2005, 公路圬工桥涵设计规范[S].

[2]地基应力计算[M].

大跨度预应力空心楼板施工技术 篇9

我国当前的民用建筑与工业建筑中, 钢筋混凝土结构仍是应用最广泛的结构形式。但在现代发展建设中依然受到了体积庞大笨重等缺点的限制, 现浇预应力空心楼板施工技术是现代建筑技术中一种重要的施工技术, 也是正在被广泛推广应用的技术。文章分析了大跨度预应力空心楼板施工中易出现的问题, 并提出了相应的解决措施和施工要点。

1 大跨度预应力空心楼板施工技术研究与分析

1.1 工程概况

本工程设计建设总面积约78 921 m2, 由主楼和裙楼组成, 采用框架剪力墙结构建设, 高度设计为98.5 m, 工程楼板部分采用BDF箱体空心楼板, 其面积占总楼板建筑面积的30%, 约有21 390 m2。空心楼板面积中有19 661 m2采用普通空心楼板建设, 预计使用厚度270 mm, 裙房三层的设计为无粘结预应力空心楼板, 无粘结预应力空心楼板施工面积为1 732 m2, 预应力部位尺寸为44.7 m×38.75 m, 为双向预应力空心楼板, 预应力筋为低松弛高强度预应力筋, 混凝土强度为C40, 张拉方式为一端锚固一段张拉式。

1.2 正式施工前技术调查与问题分析

本工程在正式施工前对预应力空心楼板施工进行了调查和分析, 首先将整体工程预应力空心楼施工部分基本分为BDF填充材料空心楼板施工和预应力工程两大部分进行调查分析。本工程BDF箱体施工中存在的主要质量问题为抗浮措施采取得不合理, 箱体有上浮的情况。肋梁在施工中位置建设不够准确, 造成BDF箱体区格尺寸存在较大误差, 进而影响了保护层, 混凝土浇筑方式不合理导致了BDF箱体下部振捣密实度不够。预应力工程通过框架梁预应力筋铺设样板施工试验, 预应力筋束竖向移位直接影响了预应力筋张拉的效果。调查中发现填充块位置不够准确、填充块体积过大、浮力大以及混凝土浇筑方式均为影响预应力空心楼板施工质量的主要因素。

1.3 工程技术问题解决措施

通过对技术交底检查发现, BDF箱体、钢筋和预应力筋间距较小 , 混凝土振捣时振动棒易碰到BDF箱体, 造成箱体本身和预应力筋等移位情况。预应力施工区域跨度较大, 工程中最长的单束预应力筋长达44.7 m, 每条预应力筋均需做到上下及左右的位置控制, 且楼板较厚, 需铺设预应力筋量较大。BDF箱体单块体积较大而质量较轻, 浇筑混凝土时产生的浮力较大, 箱体未与钢筋固定或者抗浮所用铁丝没有和模板支撑有效连接均易造成BDF箱体上浮。据相同类型工程的施工经验, 沿垂直BDF箱体、预应力筋方向做多点围合式浇筑混凝土会造成预应力筋及BDF箱体由于受力不均发生侧向移位的现象, 预应力施工区的跨度较大, 浇筑砼方量大, 局部非预应力空心楼盖区域有漏振现象。

肋梁钢筋位置不准确、预应力筋定位施工难度大、空心材料抗浮措施不到位及砼浇筑方式不当是影响本工程预应力空心楼板施工质量的主要因素。针对预应力空心楼板的施工问题, 制定了相应的解决措施。肋梁钢筋位置不准确可要求项目部测量人员与钢筋班组长同时放线, 模板施工完成后在模板上弹出全部轴线和肋梁线。对于预应力筋定位施工可二次深化施工图纸 , 改进定位技术, 在预应力筋安装施工前对图纸中BDF空心箱体平面布置及失高位置重点深化设计。通过增加通长压筋将模板支撑、BDF箱体及楼板钢筋统一, 形成整体抗浮体系。在每块BDF箱体上设置4个固定点, 将箱体与现浇板用铁丝固定, 模板与底层钢筋连接固定, 形成防止上浮的体系。砼浇筑时使用混凝土输送泵使砼浇筑方向沿顺BDF箱体布设长向的垂直方向进行, 预应力筋两端和BDF箱体处振捣到位。

1.4 大跨度预应力空心楼盖施工技术要点控制

为确保本工程现浇预应力空心楼板施工质量一次合格率达95%以上, 施工人员对建设技术要点进行了控制。首先, 项目部测量员同钢筋班组长同时对肋梁进行测量放线 。模板上肋梁线及轴线如图1。

对于预应力筋技术定位, 设计图纸方面细化了平面图及矢高图, 并结合了BDF箱体的平面布置, 如图2。

预应力筋束严格按照平面布置图及矢高图定位, 现场通过模板上的轴线和肋梁线对预应力筋复合检查, 预应力筋束用适当型号的铁丝与梁上部钢筋绑扎固定, 间距为梁方向每隔一个BDF箱体区格使用一个固定绑扎点。

箱体上浮力——现浇板上部钢筋——肋梁钢筋及连接铁丝——现浇板底部钢筋——抗浮点铁丝——模板体系构成了箱体上浮的原理。为了防止混凝土浇筑时BDF箱体的上浮情况, 现浇板底部受力钢筋与现浇板主龙骨连接, 现浇板底部受力钢筋通过压筋与BDF箱体连接, 同时加强现浇板上部受力钢筋。根据实际情况考察, 预应力施工区域模板支撑采用扣件式钢管脚手架, 模板设立杆纵横向间距0.5 m, 横杆步距1.5 m。双向受力钢筋节点完全绑扎使现浇板底部钢筋具有较好的整体性, 通过铅丝连接现浇板底部钢筋与模板主龙骨, 绑扎点双向间距<1.2 m, 防止BDF箱体带动现浇板底部钢筋上浮。钢筋间距适当加大, 增加辅助箱体抗浮的通长压筋, 将通长压筋与底筋用铁丝连接。要保证通长压筋从肋梁上部受力筋底部穿过, 辅助BDF箱体受力。当BDF箱体、通长压筋、现浇板底部钢筋以及主龙骨整体有效连接为一个体系后绑扎现浇板上部钢筋加强抗浮作用。工程中空心材料的平均上浮移位<3 mm, 达到了较高的要求水平。

为了保证现浇预应力空心楼板混凝土的施工质量, 对于混凝土的浇筑及振捣措施也作出了明确的要求。混凝土浇筑采用泵送施工, 混凝土泵管之家必须放置在模板上而坚决不能放在BDF箱体上, 要保持BDF箱体空心材料的表面湿度, 并搭设好混凝土浇筑马道。为防止BDF箱体出现上浮情况, 浇筑措施应采取分层浇筑, 首层混凝土已经凝固但仍未初凝前浇筑第二层混凝土, 并严格捣碎使混凝土有较好的密实度, 不能采取多点围合浇筑的方式施工。预应力筋端部周围以及BDF箱体底部要振捣至混凝土不再下沉并无气泡产生, 外观均匀及表面泛出泥浆。振捣时, 振捣间距应<3 m, 对同一部位的振捣时间不能持续3 min及以上, 振捣棒靠箱体边与预应力筋中间进行振捣, 防止损坏BDF箱体壁或造成预应力筋移位等问题。混凝土的坍落度应>160 mm, 中粗骨料的粒径应小于空心楼板肋宽和板底的一半, 最大直径应控制在31.5 mm内。BDF箱体处应采用小直径振动棒振捣, 沿BDF箱体长向垂直方向浇捣混凝土, 可极大程度地控制BDF箱体及预应力筋的移位。工程后续的拆模步骤中无箱体外露及麻面等现象说明现浇预应力空心楼板施工质量合格。

2 结语

现浇预应力空心楼板施工技术是正在被广泛推广应用的技术, 在施工组织过程中为确保施工质量, 尤其是保证大跨度预应力空心楼盖的施工质量, 要求我们要精心组织设计, 现场施工严格按照施工技术要求完成。尤其是在钢筋绑扎、预应力筋、空心材料安装的过程中, 要密切关注现场的施工顺序, 减免施工误差, 在保证空心材料、预应力筋位置准确、牢固的同时, 还要与机电安装专业密切配合, 做到及时放线, 准确定位, 并加强对空心材料、预应力筋安装后的成品保护。从混凝土浇筑及预应力筋位置控制等要点的角度控制施工情况, 使施工技术质量达到建筑设计要求, 保障大跨度预应力空心楼盖的工程质量。

摘要：分析了大跨度预应力空心楼板施工中易见的问题, 并对造成相应问题的施工技术进行了总结, 提出了解决预应力筋及BDF箱体移位等问题的措施, 同时对施工要点进行了总结。

关键词：预应力筋,BDF箱体,空心楼板,施工技术控制

参考文献

[1]陶学康.21世纪的混凝土及预应力混凝土新技术[J].施工技术, 2003 (7) :10-12.

[2]杨红东, 罗金魁.现浇混凝土空心楼板施工技术探讨[J].山西建筑, 2010, 36 (8) .

[3]田广平, 才素平.超大跨度预应力混凝土梁施工技术[J].包钢科技, 2010 (2) .

[4]曾茂强.大跨度双向后张有粘结预应力空心楼板的设计与施工[J].土木建筑, 2004.

地应力大 篇10

关键词：大跨度,应力,优点

引言

随着现代企业的发展需求, 大跨度钢结构厂房以其重量轻、刚度大、节约材料成本、加工方便等优点越来越受到各个企业的青睐, 此厂房的特点往往是具有一定的高度同时跨度比较大, 在各层都会有很多不同的设备。然而钢结构厂房的一个很明显的问题就是如何减少厂房的应力变形问题, 在建筑结构当中所使用的钢材变形能力都很强, 本文正是从大跨度钢结构厂房从设计与分析两个角度出发, 阐述了大跨度钢结构厂房在结构上如何减少应力变形、强调在设计的过程中如何选择合理结构, 在设计时一定要结合之前的工程实例, 最大程度减少大跨度钢结构工业厂房的应力变形使厂房结构更加的坚固、耐用。

1 大跨度钢结构厂房的特点

大跨度的钢结构同传统的钢筋混凝土结构相比具有很多的优势, 首先在材质的质地上更加的均匀;在加工制造方面简化了很多的流程;同时运输起来更加的便捷;自身具有很高的强度、本身的重量较轻;塑性和韧性好非常好;在空间上具有大跨度的优点, 这就使其非常方便的使用在仓库以及工业厂房等设施上。

大跨度钢结构厂房由于使用的钢材容易发生变形, 当钢结构受到强大的外力时, 就会由于应力不足, 而出现较大的变形。当钢结构的应力不足而遭到破坏时, 在失去稳定平衡之前的变形很小, 也就是说大跨度钢结构具有脆性破坏的特征, 所以一旦应力不足就会出现结构失稳, 而在出现问题之前并没有明显的变形, 所以一般不会被发现, 也就是说往往事故的发生会非常突然, 所以很难去预防, 将造成难以挽回的损失。

2 如何减少大跨度钢结构厂房的应力变形

2.1 大跨度钢构厂房应力变形产生的原因

设计工程师在对整个大跨度钢结构厂房的线性结构分析中, 通常都会假设结构的不会发生非常大的变形, 整个结构对于力量的负载、位移之间的关系是线性的。如果整个结构的应力不过将会使得结构发生明显的几何形状改变, 所以说如果在对钢结构厂房的稳定性进行分析时, 一定要考虑应力变形对整个结构的影响, 如果负载、位移之间的关系是非线性的, 那么整个结构的应力变形就会有很大的不同, 在这种状态之下我们观察两者之间的关系曲线可以看出每一点所代表的都是一个平衡状态, 都是满足平衡方程、协调方程和本构方程的, 因此这个曲线我们又可以称之为平衡路径。在这个曲线上, 如果负载是随位移而进行变化, 我们就可以说平衡状态是稳定的;反之, 则整个平衡状态就是不稳定的。

在通常的状态下, 我们可以将大跨度钢结构厂房的应力变形问题可以分为两类。首先是大跨度钢结构厂房具有分支点不稳定的问题, 我们通常所说的直杆轴心受压时的发生弯曲变形以及如何去完善平板中平面受压时发生弯曲和变形的问题都是这一类的问题;其次是分支点不稳定的问题, 例如钢结构的偏心受压构件, 在它的塑性发展到某种程度的时候就会失去使应力无法承受而发生变形。在大跨度钢结构厂房中, 在轴心位置的构件, 通常都会无法避免一些初弯矩, 在负载的作用点上难免会出现偏心的状况。所以说要对大跨度钢结构厂房的应力变形进行类型分类, 我们还要了解问题对构件具有的影响。

2.2 减少大跨度结构厂房的应力变形的具体实施细节

在进行大跨度厂房设计的时候考虑局部设计对整体应力变形的影响, 大跨度钢结构厂房设计的工程师在做厂房设计时, 一定要参考之前的工程实例, 对局部的设计要更加的细致。目前大跨度钢结构的厂房结构大多都是参照平面体系来进行设计的, 例如说桁架、框架等。所以要想减少大跨度钢结构厂房的应力变形, 我们一定要从局部到整体的布置方面来进行解决, 在一些位置增加必要的支撑构件, 来增加多点的支撑力, 增大厂房的受力点, 以最大程度的减少应力变形。

在进行大跨度钢结构厂房的设计过程中, 我们可以一定要将所使用的杆件稳定程度考虑进去, 通过计算来增加杆件的稳定程度, 在计算的过程中往往所依据的是假设的条件或一些典型的情况所得出来的, 同时我们可以参考之前的工程, 在已经成熟、成功的大跨度钢结构厂房设计当中吸取更多的实际经验, 来获得更真实的数据, 在实际的设计当中如果厂房的结构同假设条件相符合才能正确应用。所以说在设计时要充分考虑未来大跨度钢结构厂房的具体结构, 这样整个假设和技术才会更加的有效。

在大跨度钢结构厂房的设计过程中要注意在结构的细部构造设计上同杆件的稳定计算上要注意二者的相互配合, 只有这样使二者才能一致性。例如梁的整体稳定性就和梁端连接构造关系密切, 在设计中就要注意二者之间的联系, 同时由于大跨钢结构厂房结构所使用的杆件数量是非常多的, 所以说设计者们尽可能的简化模型, 但是即使是这样其自由度也成也是非常反对的, 所以说在进行结构构件设计之前, 就不得不用有限元方法对整个钢结构进行一个精确的数值分析。对于大跨度钢结构厂房的分析通常都是从简单模型开始, 之后以此为整个设计的依据, 再运用合理的分析模型以及求解方法, 去进一步的分析模型, 以找到最好的方式来减少应力变形。

3 大跨度钢结构厂房现状以及未来展望

地应力大 篇11

关键词：大跨度预应力 混凝土 桥梁 施工技术

1 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的主要内容

1.1 桥梁结构变形控制 桥梁结构变形控制的主要目的是减小桥梁结构尺寸和设计尺寸存在的偏差，使桥梁的结构尺寸和设计尺寸保持在合理的范围之内。混凝土桥梁允许的偏差如表1所示：

1.2 桥梁结构应力控制 桥梁结构应力控制主要从以下两方面着手：第一，安排专业技术人员对张力器具、锚具、千斤顶以及压力表进行质量检查，压力表的精度等级有严格的要求，通常情况下必须大于1.5级。第二，预应力钢材张拉通常采用应力控制的方法进行，严格按照钢材的伸长数值进行校对。

1.3 桥梁结构稳定控制 桥梁结构稳定控制的主要目的是保障桥梁结构构件以及整体的稳定性。众所周知，桥梁的安全性与稳定性紧密相关，预应力混凝土桥梁结构是否稳定通常情况下通过轴心压公式计算得到。

2 对大跨度预应力混凝土桥梁施工进行控制的重要性

2.1 保证桥梁工程的质量 对大跨度预应力混凝土桥梁施工进行控制的主要目的是保障桥梁工程的质量。桥梁质量保证主要通过加强施工过程的控制达到，大跨度预应力混凝土桥梁施工过程复杂，控制工作不到位很容易产生质量问题，对桥梁施工进行控制是桥梁工程质量的基础保障。

2.2 促进桥梁的安全使用 桥梁工程想要投入使用就必须具备较高的安全性。结构安全是桥梁质量的基本保障，对大跨度预应力混凝土桥梁进行施工控制可以有效地掌握桥梁结构的安全状况。在控制过程中一旦发现问题，结合设计方案及时采取应急措施，就可以有效地保证桥梁结构的安全。另外，对大跨度预应力混凝土桥梁进行施工控制还可以有效地保障桥梁的稳定性、可靠性以及行车的舒适性，因此，桥梁施工控制工作显得尤为重要。

3 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制影响因素

3.1 桥梁参数结构 桥梁参数结构对桥梁施工控制有直接影响，主要的参数结构有桥梁构件的截面尺寸、材料的容积及重量、混凝土材料的收缩及徐变、预应力参数以及施工负载等，以上参数一旦出现问题就会直接影响桥梁的施工控制，导致控制效果不明显。

3.2 温度变化 大跨度预应力混凝土桥梁其结构受力变形的主导因素是施工环境温度的变化。桥梁结构变形和附加的应力与温差成正比，温差越大，桥梁结构变形越严重，因此，建设者应该高度重视温度变化对桥梁结构产生的影响。另外，由于施工温度很难进行准确控制，温度测量应该选在温度变化较小的早晨进行。最后，测量的温度还应该综合考虑桥梁的残余温度以及季节性温差。

3.3 施工监测中存在的误差 施工监测存在的误差对施工控制有直接影响，桥梁施工控制过程中，为了保障桥梁的施工质量，经常会使用相关仪器对施工状况进行监测。由于桥梁施工技术复杂，施工监测具有不确定性，导致监测数据存在较大误差。另外，监测仪器的安装以及监测人员的素质对监测数据的可靠性和稳定性也会产生较大影响。

4 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术探讨

4.1 准备阶段的施工控制技术

4.1.1 对桥梁工程结构的全面分析 依据我国桥梁建设的实际状况可知，无应力状态法、正装分析法以及倒装分析法是桥梁施工控制中结构全面分析最常使用的三种方法。无应力状态法使用的前提是桥梁构建、无应力长度以及曲率等保持原始状态。对桥梁结构进行分析时，还需要充分考虑桥梁结构安装的中间状态与终结状态。正装分析法的主要目的是通过分析控制桥梁的受力大小，以桥梁工程结构的加载顺序为依据，通过桥梁的结构变形状况判断受力大小，以此计算施工的内力与位移。倒装分析法与正装分析法相反，倒装分析法按照施工逆顺序对桥梁结构进行分析，分析依据是桥梁的理性承载状态，计算方式以逆计算为主。

4.1.2 对线性控制技术的科学运用 线性控制技术在大跨度预应力混凝土桥梁失控中运用频率非常高，其主要目的是通过分析桥梁的整体结构，完成科学合理的桥梁设计，进而对桥梁施工过程进行有效地控制。桥梁线性控制技术必须综合考虑桥梁的预拱度，预拱度直接决定桥梁主跨和边跨的合拢程度，拱度大小还会影响预应力的分布。因此，桥梁建设者应该高度重视桥梁拱度的控制工作，通过线性控制技术，对桥梁拱度进行准确计算与精准控制，保障拱度合理的前提下，为我国桥梁的建设发展做出贡献。

4.1.3 对桥梁形状的合理选择 依据我国现阶段桥梁建设的现状来看，T型和槽型的桥梁截面使用频率最高，而大跨度预应力混凝土桥梁却很少使用这两种桥梁截面，为了提高桥梁的承载能力，预应力混凝土桥梁通常选用变截面箱型的桥梁截面，与T型和槽型桥梁截面相比，它不仅增强了桥梁的承载能力，其自身质量较轻，还降低了施工的难度。另外，桥梁形状的选择还需要综合考虑桥梁自身跨度以及弯矩等因素，总之，变截面箱型是大跨度预应力混凝土桥梁截面的最佳选择。

4.2 施工过程的质量控制技术

4.2.1 对施工人员的管理控制 伴随着经济的发展，市场竞争由传统的技术竞争向人力资源竞争转型，加强大跨度预应力混凝土施工控制，必须对施工人员的行为进行严格的管理。首先，桥梁建设单位应该根据施工人员的分布状况建立健全的人员管理制度，选拔责任意识较强的职工参与到管理工作中，通过管理制度对施工规则及标准进行明确的规定。另外，还应该建立有效的奖惩机制。近几年，绩效工资制度在各企业中应用广泛，绩效工资制度不仅可以激发职工工作的积极性，还可以在职工之间形成一道无形的监督力量。其次，加强职工技能培训，管理者应该根据职工的实际状况，在职工内部定期开展技能培训，提高职工技能水平的同时保障桥梁的建设质量。

4.2.2 对施工材料的质量控制 近几年，桥梁坍塌事故时有发生，主要原因是建设用材质量不合标准、施工技术不符规范以及后期养护工作不到位等。面对材料质量不合格，施工企业应该加大对施工材料的质量控制。首先，提高材料选购人员的安全责任意识，材料的选择一定要坚持“优质”、“安全”的原则。另外，安排专业技术人员定期对施工材料进行质量检查，严禁使用不合格的建设材料。

4.2.3 对施工工序的质量控制 施工工序的质量控制要严格按照设计方案和标准进行，桥梁建筑单位必须重视每个环节的施工控制，在保障无任何差错的前提下，减少因施工工序不合理产生的质量问题。例如，大跨度预应力混凝土桥梁施工过程中，钢筋骨架的张拉工作较为复杂，施工人员不能随意更改张拉力标准，否则，会对桥梁的安全使用产生严重的影响。

5 结束语

进入二十一世纪以来，我国桥梁工程的发展速度越来越快，桥梁在交通运输体系中的作用越来越明显。由于交通运输量越来越大，桥梁长期受超负荷压力，再加上自然条件，如风化、日晒以及冰冻等因素的影响，桥梁质量控制面临着新的发展难题。另外，施工技术不到位、参数选择不合理以及混凝土材料选择不恰当等原因，也会直接影响桥梁的施工质量。尤其是大跨度预应力混凝土桥梁，这种桥梁施工过程复杂、规模大、施工时间长，为了保障桥梁的安全运行，必须对大跨度预应力混凝土桥梁施工过程进行严格的控制。

参考文献：

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大跨度预应力混凝土梁试验研究 篇12

与同等跨度和载荷的静定预应力混凝土结构相比, 超静定预应力混凝土结构具有以下优点:跨中设计弯矩小, 结构内力在跨中与支座处的分布较为均匀, 刚度增大, 挠度减小, 在超载情况下可进行内力重分配, 提高承载力。本文的预应力梁为连续两跨超静定结构, 预应力钢筋采用波浪形, 这样同一根预应力钢筋既可用作正弯矩筋又可用作负弯矩筋, 不但受力合理, 且只需要较少的锚具, 张拉的施工费用也大大减少。具有较好的整体性和抗震性能[1]。以上的优点在实验和有限元分析中得到验证。

1 工程概况

延安火车站位于延安市南郊, 其站房设计为混凝土框架结构, 该工程地下1层, 地上主体结构是二层框架, 局部为三层, 建筑总高度为25.7m, 平面布置如图1所示。我们对站房预应力工程中C区二层的CYKL209、CYKL211预应力混凝土梁进行检测, 如图2所示。梁的混凝土设计强度等级为C40;预应力筋采用低松弛钢绞线, 直径为15.2mm, 标准强度fptk=1860MPa, 弹性模量Ep=1.95×105MPa;每根预应力筋由12束钢绞线组成, 张拉端锚具采用OVM系列锚具, 如图3所示, 固定端采用OVM系列埋入式挤压锚;预留孔道采用圆形镀锌金属波纹管;预应力筋的张拉控制应力为σcon=0.70fptk=1302MPa。

本文对其中的一根梁CYKL211进行实验研究和有限元分析, 由此得到的结论应用于梁CYKL209。预应力梁CYKL211由两跨构成, 大跨为28.8m, 小跨为7.2m, 截面尺寸为1.2m×1.6m, 如图4所示;预应力筋采用曲线布置, 如图5所示。

2 实验研究

2.1 实验内容

(1) 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数μ, 孔道局部偏差的摩擦系数k

(2) 锚具变形和钢筋内缩值

(3) 柱顶水平变位和梁的反拱值

把位移计, 如图6所示, 安放在柱顶相应位置处, 测读张拉后的柱顶水平变位。梁的反拱值测试采用仪器为挠度传感器, 如图7所示, 在梁跨中、两端放置三个传感器, 量测相应工况下梁的反拱值。

(4) 梁跨中及支座截面在施工过程中的应变分布

使用仪器为7V08应变仪, 如图8所示、位移传感器、应变片。在梁跨中安放位移传感器, 如图9所示, 梁两端粘贴应变片, 如图10所示, 记录每种施工工况下的应变。

(5) 混凝土梁局部承压下的裂缝观察

采用目测、裂缝镜、照相设备进行观测。

2.2 CYKL211梁检测仪器的布置[2]

2.2.1 预应力筋的张拉顺序

预应力筋的张拉顺序为逐根张拉, 先依次张拉中间两根预应力筋, 然后张拉两边的预应力筋, 如图11所示。

2.2.2 位移计及挠度计安装位置

用于检测柱顶水平变位的位移计安装于CYKL211梁最西端梁轴线延伸到柱外侧位置, 如图12所示;用于检测梁反拱值的挠度计安装于CYKL211梁大跨的梁跨中及梁端, 梁端挠度计距柱内侧水平距离20cm, 如图13所示。

2.2.3 测试截面及梁跨中位置测应变所用传感器安装位置及编号

测试截面如图14所示, 梁跨中位置测应变所用传感器安装位置及编号如图15所示。

2.2.4 梁端应变片粘贴位置及编号

梁端应变片粘贴位置及编号如图16所示。

2.3 CYKL211梁检测结果及计算分析

2.3.1 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数 (及孔道局部偏差的摩擦系数k

通过量测预应力束在0.0σcon、0.1σcon、1.0σcon、1.03σcon状态下的长度L及相应的伸长值ΔL, 确定预应力损失。孔道局部偏差的摩擦系数k=0.0015, 取值于《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) (以下简称“规范”) , 通过计算得到的 (值, 如表1所示, 其值小于规范中给出的值0.25, 由于我国规范预应力筋张拉锚固后实际预应力值与工程设计规定检验值的允许偏差为±5%, 所以规范给出值是合理的。

2.3.2 锚具变形和钢筋内缩值

通过量测预应力束在1.03σcon和锚固状态下相应的伸长值ΔL, 计算得到锚具变形和钢筋内缩值, 如表2所示。

2.3.3 柱顶水平变位和梁的反拱值

(1) CYKL211梁张拉锚固后, 梁西端中心线与柱中心线相交处向东水平位移为0.041mm, 远小于层间弹性位移限值 (16mm) 。

(2) 张拉每一根钢筋时, 我们分别测出梁跨中和两端100%σcon、103%σcon、锚固放张后三种情况下的挠度 (为与ANSYS计算结果相对应, 设向下的挠度为负) , 其变化曲线如图17~19所示。由图可知:三种情况下随张拉顺序变化较小, 张拉完毕后各个挠度计的数值基本相等, 所以我们以锚固放张后各截面的挠度为例, 作出挠度随张拉顺序变化曲线, 如图20所示, 由图可知:跨中挠度较大, 且增长较快;两端挠度较小, 且增长较慢。

2.3.4 施加预应力过程中梁跨中及支座截面应变

跨中截面应变曲线如图21所示 (受压为负, 受拉为正, 下同) ;其中8#传感器出现问题无读数。支座

截面应变曲线如图22所示。沿负方向, 四条曲线分别代表张拉完第一、二、三、四根预应力筋各个截面应力变化曲线。由图我们得出:跨中和支座截面的应变均为负值, 混凝土处于受压状态, 梁跨中截面的顶部应变小于底部应变, 梁支座截面的顶部应变大于底部应变。

2.3.5 局部承压下的裂缝观察

经目测、裂缝镜、照相等手段观察, 均未发现局部承压下的裂缝。

2.3.6 梁混凝土回弹检测结果

CYKL211梁现场回弹实测, 混凝土强度为54.8MPa。

3 有限元分析

通过现场实验, 得到大跨梁两端部和跨中的挠度以及应力。为了验证实验结果的正确性, 用ANSYS软件对结构进行非线性有限元分析, 并对照实验测量的结果, 分析结构的安全性同时阐述ANSYS在模拟预应力混凝土梁中的应用。

3.1 模型的建立及单元类型的选取

混凝土采用SOLID65单元, 预应力钢筋用LINK8单元模拟;非预应力筋因为分布较为均匀, 可以通过设定混凝土材料的配筋率来模拟钢筋, 假定钢筋均匀分布在混凝土梁截面上, 本混凝土梁的非预应力纵筋的配筋率为0.005;混凝土柱不考虑预应力筋。

3.2 材料的本构模型和破坏准则

3.2.1 混凝土

混凝土材料的非线性模型采用多线性各向同性强化模型 (MISO) , 在混凝土应力不是很高且单调加载的情况下可以取得较好的结果[1]。混凝土的单轴受压应力-应变曲线, 采用清华大学过镇海[3~4]和设计规范[2]所采用的分段式曲线方程[公式 (1) ]。

式中, fc为混凝土棱柱体单轴抗压强度, N/mm2;εc为与fc对应的峰值压应变, 可按下式计算:

SOLID65单元的破坏面为改进的Willam—Warnke5参数破坏曲面;当围压较小时, 失效面可以仅通过两个参数即单轴抗拉强度和单轴抗压强度来确定, 其它3个参数采用模型默认值[5]。由于该混凝土梁的挠度很小, 经目测、裂缝镜、照相等手段观察, 均未发现有裂缝产生, 所以, 在SOLID65单元中不设置裂缝的剪切传递系数。

3.2.2 钢筋

非预应力钢筋采用理想弹塑性的应力-应变关系, 理想曲线的方程如公式 (2) 所示:

对于预应力钢绞线, 其拉伸曲线没有明显的屈服台阶, 但是本工程中预应力钢筋应力值较低, 不会达到比例极限, 我们也采用理想弹塑性模型, 即公式 (2) 的本构关系, 对计算结果没有影响。

3.3 预应力钢筋

3.3.1 预应力钢筋的处理

采用节点耦合法模拟预应力筋, 对于直线段预应力筋, 由于在张拉阶段时Z向可以自由滑动, 故将预应力钢筋与板体的X、Y方向约束耦合, Z方向自由。对于抛物线段预应力筋, 则需要旋转相应节点坐标系, 使得预应力筋与板体X、Y方向约束耦合, 沿预应力筋抛物线切线方向自由。另外还需要耦合梁端部与柱体在竖向的位移。

3.3.2 预应力施加

预应力钢筋的预应力荷载通过等效温度的方式施加。等效计算公式为, 式中, T为施加的温度F为实际施加的力;E为钢筋弹性模量;A为钢筋面积;δ为钢筋的线胀系数。利用上式可将预应力扣除损失之后等效成各种温度施加到预应力钢筋上, 其中预应力的摩阻与锚具损失通过试验测得。

预应力的损失包括短期损失与长期损失。短期损失主要包括锚具损失及摩擦损失;长期损失包括混凝土压缩与徐变、钢筋松弛等。在张拉阶段主要考虑短期损失。

3.4 ANSYS计算结果与实验测量结果的对比

预应力框架的有限单元划分如图23所示, 采用曲线布置预应力筋。ANSYS分析得到的跨中及两端截面挠度计算值与测量值 (指锚固放张后的值, 下同) , 如表3所示, 可以看出, 两者挠度的相对误差较小, 与计算值相比, 测量值偏小, 但误差在许可范围内, ANSYS能很好的模拟预应力梁的施工过程;梁跨中及支座截面中部应变的计算值与测量值对比见表4, 可以看出, 梁跨中的应变值较小, 远远没有达到峰值压应变。且混凝土基本处于受压状态, 梁顶和梁底均未出现拉应力, 可以判断本梁为全预应力混凝土结构, 处于弹性工作状态, 安全储备较大。由ANSYS分析结果可以知道, 在全部预应力钢筋张拉完毕后, 混凝土的应力应变值仍然较低, 没有出现因为混凝土的拉断或压碎破坏而产生的裂缝, 与实验结果相吻合。

4 结论

(1) 通过实验和有限元分析可知, 无论是混凝土的应变、梁的挠度, 还是预应力筋的应力, 都随着荷载步的增加而近似于线性增加, 且梁的应力应变值均较小, 梁基本处于弹性工作状态。

(2) 对梁跨中及支座处的挠度和应变的计算值与测量值进行的对比分析表明, 两端截面的挠度计算值大于测量值, 说明实验值可能偏小;而应变的计算值与侧量值能很好的吻合。张拉完毕后, 局部承压下梁的压应力值最大值为48.1MPa, 仍小于混凝土强度实测值54.8MPa, 没有达到混凝土的抗压强度极限, 所以无裂缝产生, 和实际观测和检验的情况相符合。

(3) 通过对梁跨中及支座处的挠度和应变的计算值与测量值的对比, 可以看出, 用ANSYS较好的模拟了预应力梁的张拉施工过程, ANSYS有限元计算弥补了实验的不足, 整个结构随预应力筋的张拉, 应力和应变的变化情况, 为复杂结构的分析计算提供有效的方法和途径。

摘要：通过现场测试, 得到了预应力混凝土梁和柱的位移及应变。在此基础上, 利用大型有限元软件ANSYS对某榀框架进行了有限元分析。通过比较可知, ANSYS计算值与试验值吻合较好, 为预应力混凝土结构的分析提供了较好的途径和方法。

关键词：预应力混凝土,有限元分析,实验研究,ANSYS

参考文献

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