混凝土工程预算范文

混凝土工程预算篇1

关键词 :板柱结构; 混凝土强度 ;无粘结预应力; 有限元

The Bearing Capacity of The Construction Stage of Unbonded Prestressed Slab-column Structure

Ni Chaobin1, Sun Haiqun1, li Yawen2, Yang Huiping2

(1.The construction of three construction projects in the Northwest Company Inc, Shaanxi Xi'an 710065; 2.Beijing Building Research Institue Co.Ltd of CSCEC, Beijing 100076)

Abstract: By the analysis and comparison of slab-column structure of the traditional method and the theory of finite element method of unbonded prestressed concrete, to discuss the construction phase under the conditions of different strength of concrete, slab-column structure can withstand the load, so as to optimize the structure construction unit construction program to help.

Key words: slab-column structure ; concrete strength ; unbonded prestress ; finite element

中图分类号：TU745.5文献标识码：B 文章编号：

1、工程概况

鄂尔多斯星河湾一期工程地下车库位于鄂尔多斯市东胜区南部东康快速通道的东侧，北邻规划星河路，南依规划星河景观北路，本工程地下车库顶板采用后张法无粘结预应力钢筋混凝土板柱结构体系。结构平面尺寸为约为320m×220m，基本跨度为8.6m×9.15m，板厚400～450mm,为加强板的抗冲剪及抗弯性能，楼板设反向柱帽。由于荷载较大，为控制板的挠度和裂缝，使其满足结构受力和建筑使用功能的需要，楼板采用后张无粘结预应力技术。

本工程地下室顶板采用无粘结预应力结构形式，地下室面积大，在施工过程中需要大量使用模板，而且必须在预应力张拉施工完成后方能拆除，周转架料的需用量比较大。如果可以在施工过程中调整施工方案，提前拆除模板，加快模板周转速度，提高模板使用效率，则可以减少模板方面的费用，从而节约成本，提高单位面积效益。提早拆除模板，还可以使工程提前进入下一步施工工序，加快施工进度。结构布置图见图1、图2、图3。

2、研究内容

不同混凝土强度条件下，结构能够承受多大的荷载？研究这个问题既为施工单位对施工方案的调整提供参考，同时又为业主和施工单位提供工程质量控制的参考，为进一步优化结构施工方案，调整施工工艺，降低施工成本，提高效益提供技术依据。

本文将结合鄂尔多斯星河湾一期工程地下车库工程实际情况，对无粘结预应力混凝土板柱结构在理论分析上就目前采用的传统计算方法与新兴的有限元计算方法进行比较，讨论不同混凝土强度条件下，结构能够承受的荷载，从而为施工单位进一步优化结构施工方案提供帮助。

3、计算分析

3.1传统计算方法

由于鄂尔多斯星河湾工程一期工程地下车库整体工程为超长结构，结构跨数多，本文取其中一部分作为计算模型进行计算。计算模型的平面布置图，见图4：

图4 计算模型平面布置图

梁容重=25.00kN/m3 ； 计算时考虑梁自重，荷载按照均布荷载进行计算。根据设计人员要求，预应力张拉时混凝土强度等级不低于80%（详见本案例图纸预应力设计总说明），即在本案例中混凝土强度达到80%后考虑预应力作用。

根据《GB 50010-2010混凝土结构设计规范》第6.2.10条， （6.2.10-1）

（6.2.10-2）

混凝土采用C40，，，，在混凝土不同强度条件下，结构能够承受的弯矩如下：

当强度为60%时，设计弯矩

当强度为70%时，设计弯矩

当强度为80%时，设计弯矩

当强度为90%时，设计弯矩

当强度为100%时，设计弯矩

在混凝土不同强度条件下，结构的承载能力如下：

表1结构计算结果

单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重；当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重；当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重；当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载；当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板；当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。

3.2有限元分析

本案例采用ansys软件进行计算分析。根据图3所示计算模型建立模型，单元类型为solid65单元，分别在不同强度条件下进行分析，计算结构如下。

不同强度条件下，ansys分析结果如下：

3.2.1 60%混凝土强度条件下结构在65%自重作用下各向应力与位移如下：

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重。

3.2.2 70%混凝土强度条件下结构在75%自重作用下各向应力与位移如下：

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重。

3.2.3 80%混凝土强度条件下结构在90%自重作用下各向应力与位移如下：

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重。

3.2.4 90%混凝土强度条件下结构在自重+1.5kN/m2的均布荷载作用下各向应力与位移如下：

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板

3.2.5 100%混凝土强度条件下结构在自重+8.00kN/m2的均布荷载作用下各向应力与位移如下：

从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。

4、传统计算方法与有限元计算方法的比较

从以上的计算中，可以看出传统计算方法与有限元计算方法在计算结果上基本一致。传统计算方法是简化的计算方法，着眼于整体的计算，方便设计人员进行计算；有限元计算方法从细部的着眼，能反映结构的应力情况，更接近于实际情况。

5、结论与建议

1）当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重；当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重；当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重；当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载；当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。

2）在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板；当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。

3）在施工过程中可调整施工方案，在强度达到90%时可拆除模板，加快模板周转速度，提高模板使用效率，优化了施工过程。在施工工程中需要大量使用模板，木模板的购买费用大致是在45元/m2左右，提早拆除模板，加快模板周转，可以减少模板购买费用，从而节约成本，提高单位效益。提早拆除模板，提前进入下一步施工工序，加快了施工步骤，对整体施工时间的控制提供有利的帮助。

参考文献

[1] GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社.

[2] JGJ 92-2004无粘结预应力混凝土结构技术规程[S]. 北京

[3] 杨晓波，刘群娣，焦彬如. 超长无粘结预应力板柱结构设计中的特点[J]. 工业建筑，2006 ，36 （10）：107-108.

[4] 南建林，黄鼎业. 大开间预应力混凝土平板住宅的结构体系[J]. 建筑科学，2010 ，26 （5）：22-26.

[5] 肖亚辉. 大跨度无粘结预应力无梁楼盖结构设计与施工技术分析探讨[J]. 四川建材，2009 ，4 （35）：109-111.

混凝土工程预算篇2

关键词：预应力； 型钢混凝土； 弯矩调幅系数；

中图分类号： TV331 文献标识码： A

预应力型钢混凝土(Prestressed Steel Reinforced Concrete，简称PSRC)结构是在预应力混凝土结构中配置轧制或焊接型钢的组合结构，作为一种新型组合结构多用于多层公用建筑、高层建筑的底部及顶部、车库等大开间大跨度的建筑中。该新型组合结构具有预应力结构和型钢混凝土结构的双重优点，从而可为组合结构的推广应用开辟更广阔的前景，研究分析有待深入。

工程应用

南京金山大厦[1]，主楼32层，地下3层，高133.7m。第7层为转换层兼做设备层，采用PSRC转换梁承受上面26层的剪力墙重量，梁跨度8m。

日本熊本县阿苏町建成了目前世界上跨长最大的PSRC简支梁桥[2]，该梁为跨长50．9 m、宽8.5 m的PSRC简支梁公路桥，该桥从距支点7m处设置型钢，预应力钢筋为超耐久、耐疲劳型KTB.SC钢绞线。

山西省晋中市榆次区文化中心[3]，剧场看台采用PSRC梁和斜梁及柱形成混凝土钢架结构。PsRC梁规格为32.801.900.65，混凝土强度等级C50。

绥芬河青云市场套(扩)建改造工程[4]，套建一层顶框架梁采用内置预应力钢桁架—混凝土组合梁，跨度有28.8 m、25.2 m和23.6 m 3种。

济南铁道职业技术学院新校区教学主楼连廊框架结构[5]，共3层，主跨跨度10.8 m。建筑要求一、二框架梁高度不超过550 mm，所以采用PSRC梁，满足了建筑净空要求。

山东体育学院综合训练馆为大跨度框架结构[5]，共2层，下部为游泳馆，上部为艺术体操馆。游泳池顶主梁采用跨度为26.7m的预应力型钢混凝土梁，梁高l.3m，跨高比高达20。

PSRC结构已在工程中得到发展应用。实际工程中所应用的绝大多数超静定梁、框架以承受竖向静载为主，可以考虑对其控制截面弹性弯矩计算值进行调幅，而我国所颁布的国家行业标准JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》[6]对型钢混凝土框架梁只给出了刚度、裂缝及截面承载力的计算方法，未涉及弯矩调幅计算问题。涉及这方面的研究分析较少，主要通过预应力型钢混凝土连续梁、框架的试验研究，得到弯矩调幅系数的计算依据。

试验研究

目前，预应力型钢混凝土结构的试验研究已经有一些报导，主要集中在国内，但是关于预应力型钢混凝土超静定结构的研究还较少。

傅传国、李玉莹等[7]进行了6根普通型钢混凝土梁和7根预应力型钢混凝土梁的对比试验研究。研究发现施加预应力后的型钢混凝土梁较普通的型钢混凝土梁的抗裂性能显著改善，裂缝宽度在正常使用阶段可以得到有效的控制。并将传统的综合内力法和现行的相关规范建议公式结合起来，提出了“改进综合内力法”，对预应力型钢混凝土梁的受弯承载力计算和裂缝控制验算提出了一套新的方法。

郑文忠、王钧等[8]进行了3根两跨内置H 型钢预应力混凝土连续组合梁的试验，以及对此类梁的非线性有限元全过程分析，获得了内置H 型钢预应力混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式、塑性转角计算公式和以达到承载能力极限状态时支座控制截面的外载作用下弹性弯矩计算值与内置H 型钢实际承担的弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式。

熊学玉、高峰[9]进行了2榀预应力型钢混凝土框架的试验，在此基础上，采用有限元分析软件对试验框架进行仿真模拟，并对试验框架梁型钢截面尺寸、相对受压区高度的参数进行分析。基于试验及有限元分析结果，提出了预应力型钢混凝土框架梁端塑性铰长度计算公式，给出了以梁端控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值与张拉引起的次弯矩之和为调幅对象，以相对受压区高度和塑性转角为自变量的调幅系数的计算公式。

塑性设计

一般房屋的框架梁和楼盖中的连续次梁可以考虑按塑性设计。国内外在型钢混凝土、预应力混凝土以及预应力型钢混凝土超静定结构塑性设计方面的研究成果主要有：

(1) 哈尔滨工业大学建立的调幅系数计算公式

哈尔滨工业大学王钧完成了3根内置H型钢预应力混凝土连续组合梁试验，基于试验结果及仿真分析，分别提出了以塑性转角为和混凝土相对受压区高度为自变量的弯矩调幅系数计算公式[10]。

以型钢受拉翼缘屈服为塑性铰出现标志的中支座相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式为：

（3.1）

以混凝土相对受压区高度为自变量的弯矩调幅系数计算公式为：

（3.2）

(2) 同济大学建立的调幅系数计算公式

同济大学熊学玉、高峰在完成2榀预应力型钢混凝土框架静力试验基础上，基于试验结果及仿真分析，分别提出了以塑性转角和混凝土相对受压区高度为自变量的弯矩调幅系数计算公式[9]。

以预应力型钢混凝土框架梁受拉翼缘屈服为塑性铰出现标志的框架梁端相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式为：

（3.3）

以预应力型钢混凝土框架梁梁端相对受压区高度为自变量的预应力型钢混凝土框架的弯矩调幅系数计算公式为：

（3.4）

预应力型钢混凝土框架梁弯矩调幅系数大于10%时混凝土截面相对受压区高度不小于0.32。

（3）CEB-FIP 模式规范 MC90

CEB-FIP模式规范MC90给出了以支座混凝土相对受压区高度为自变量的预应力混凝土构件调幅系数的计算公式[11]。

混凝土强度等级在C15—C45之间，且时：

（3.5）

混凝土强度等级在C50—C70之间，且时：

（3.6）

对B级钢筋，混凝土强度等级在 C15—C70 之间，且 ξ≤0.25时：

（3.7）

(4) 构件弹塑性计算专题研究组

构件弹塑性计算专题研究组在试验的基础上给出以支座混凝土相对受压区高度为自变量的钢筋混凝土连续梁弯矩调幅的限值建议[12]。

当混凝土强度小于C30时：

（3.8）

当混凝土强度在C30至C60之间时：

（3.9）

(5) 东南大学

东南大学吕志涛、石平府等学者给出以支座混凝土相对受压区高度为自变量的预应力混凝土超静定结构弯矩调幅系数取用值为[13]：

（3.10）

由以上预应力型钢混凝土结构的塑性设计研究成果可见，通常以支座塑性转角为自变量和以支座混凝土相对受压区高度为自变量来计算控制截面的弯矩调幅系数。

4、结束语

本文总结了现有预应力以及预应力型钢混凝土结构关于弯矩调幅系数方面的试验以及理论分析。可以看出，现阶段对预应力型钢混凝土结构弯矩调幅系数的分析还比较少，主要以相对受压区高度和塑性转角为自变量，得出相应的弯矩调幅系数计算公式。实际工程中，预应力型钢混凝土框架的内力重分布和弯矩调幅受梁柱线刚度比、柱的侧向约束、水平荷载、柱轴压比、次弯矩等的影响比连续梁更为复杂[9]。并且现阶段的研究主要集中于有粘结预应力型钢混凝土结构，关于无粘结预应力型钢混凝土超静定结构的研究还未见报导。因此要全面了解预应力超静定结构的内力重分布和弯矩调幅规律，就要对预应力型钢混凝土结构进行更深入的研究。

参考文献

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[4] 郑文忠，刘铁，谭军，等. 绥芬河青云市场套(扩)建工程结构设计与施工措施研究[J]. 土木工程学报. 2006(11): 68-76.

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[6] JGJ138-2001型钢混凝土组合结构技术规程[S].

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[11] CEB 欧洲国际混凝土委员会.1990CEB-FIP 模式规范.北京:中国建筑科学研究院结构所规范室译. 1991:244~259

[12] 构件弹塑性计算专题研究组. 钢筋混凝土连续梁弯矩调幅限值的研究[Z]. 198237-42.

[13] 石平府. 部分预应力混凝土超静定结构的内力重分布和弯矩调幅[D]. 东南大学, 1995.

混凝土工程预算篇3

论文摘要：预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，作为现代公路的主要结构形式，预应力混凝土连续梁桥结构在现今的公路工程中得到了广泛应用。文章总结了预应力混凝土连续梁桥的特点与基本设计理论，介绍了几种主要的施工方法。

随着现代化步伐的加快，我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开，同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。在连续梁桥的施工方法中，常用的有满堂支架法、悬臂法、顶推法、先简支后连续等施工方法，笔者根据自身的经验，就近几年施工的预应力混凝土连续梁桥结构优化设计与施工的几个关键因素进行探讨。

一、预应力混凝土连续梁桥的特点

众所周知，普通混凝土框结构由于跨度小、柱网密，无法满足多种功能的需要，而预应力可以有效解决以上问题。预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小，重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好，能有效地控制结构的挠度(甚至无挠度)，节约钢材40％～50％，节约混凝土20％～40％，特别在大跨度结构中更为经济。在张拉预应力连续梁桥结构中，结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力，造成人为的压应力状态，预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度。保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝土的粘结，使混凝土产生预压应力。同时其具有较强的变形恢复能力，抗震性能明显高于普通钢筋混凝土结构，而且便于震后加固。值得注意的一点是，预应力混凝土由于自重轻，按理含钢量应该少，但由于现在的设计水平问题，此部分并没有减少。反而很多设计含钢量大了，很大程度造成主体结构成本增加。

二、预应力混凝土连续梁桥的设计

(一)预应力混凝土连续梁桥设计的内容

1.荷载。施工时的荷载条件中，预应力荷载应按扣除第一批预应力损失后的有效应力来确定；其他荷载应根据施工阶段可能的最不利荷载情况来定。而施工时的支撑条件应考虑施工方案的具体情况来定，模板周转情况影响施工阶段的结构分析模型的支撑条件与荷载条件的选取。

2.极限设计。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计，计算时要考虑预应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋，提高结构在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉区裂缝，改善结构的受力性能。对无粘编者按预应力砼连续结构作补充设计，选取合适的荷载效应值与材料参数，验算抵抗预应力筋失效时连续倒塌所需的非预应力筋用量。

(二)预应力混凝土连续梁桥设计的步骤

1.进行结构布置，选取恰当的力学模型。

2.根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。

3.主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。

4.进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。

5.按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。

6.根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。

三、预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法

预应力混凝土连续梁桥的发展与其施工方法密切相关。不同的施工方法对连续梁桥的内力会产生较大影响，从而影响其构造设计。

(一)整体现浇施工法

整体现浇施工通常一联为整体浇注混凝土而成。首先搭设支架，然后在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法。由于施工需用大量的模板支架，一般用于中小跨径的桥或为交通不便的边远地区采用。随着桥梁结构形式的发展，出现一些变宽的异形桥、弯桥等复杂的混凝土结构，又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用，在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便、费用较低时，也有在中、大跨径桥梁中采用满堂支架施工方法。预应力混凝土连续梁桥需要按一定的施工程序完成混凝土的现场浇筑，待混凝土达到所要求的强度后，拆除部分模板，进行预应力筋的张拉、管道压浆工作。至于何时可以落架，则应与施工程序和预应力筋的张拉工序相配合。

(二)预制简支－连续施工法

预制简支－连续施工又称先简支后连续施工法。其程序为：预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋的张拉锚固，安装完成后经调整位置，浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。简支－连续施工方法亦存在体系转换。体系转换方法一般有以下三种：

1.从一端起依次逐孔连续，即先将第一孔与第二孔形成两跨连续梁，然后再与第三孔形成三跨连续梁，依此类推，形成一联连续。

2.从两端起向中间依次逐孔连续。

3.从中间孔起向两端依次逐孔连续，如遇长联，可按上述三种方法灵活综合选用。显然，不同的体系转换方法所产生的混凝土徐变二次力及预加力产生的二次力是不同的。

(三)悬臂施工法

用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，分悬浇和悬拼两种，其施工程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。在悬臂或拼浇过程中，要采取使上、下部结构临时固结的措施，待悬臂施工结束、相邻悬臂端连接成整体并张拉了承受正弯矩的下缘预应力筋后，再卸除固结措施，使施工中的悬臂体系转换成连续体系。

(四)移动式模架逐孔施工法

混凝土工程预算篇4

关键词：变截面连续梁桥；预应力混凝土；配束；设计

中图分类号：U448.21

1、设计概况

广西壮族自治区来宾市跨柳南高速大桥主桥设计跨径为（38+58+38）m，为变截面预应力混凝土连续箱梁，采用满堂支架现浇施工，按全预应力构件设计。具体参数如下：

1）单幅桥宽组成：3m人行道+8.5m车行道+0.3m栏杆，共11.8m宽。

2）边支点梁高1.8m，中支点梁高3.2m，跨中为1.8m。

3）荷载标准：公路-Ⅰ级。

4）计算车道数为2，横向偏载系数1.15。

5）二期恒载：桥面铺装、人行道结构及栏杆共计47.13KN/m。

6）整体升降温为20℃，沉降5mm。

7）温度梯度按JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》取用。

8） 箱梁采用C50混凝土，预应力钢绞线采用符合GB/T 5224-2003标准的270级φs15.24高强度、低松弛钢绞线。

2、配束估算

箱梁计算之前先建立计算模型，再进行配束估算。采用桥梁博士软件将主梁作为平面杆系划分为若干单元进行整体分析，计算出各个截面的配束面积（见图1）。通过图1可以得知，承载能力极限下的配束估算面积小于正常使用极限状态下的配束估算面积。

图1配束估算部分节点号及面积

按正常使用极限状态，配束估算根数以单根七股钢绞线为基数，计算特征节点配束根数，详见表1。由于结构对称，仅示出一半结果。

表1配束估算结果（单位：根）

对多跨箱梁来说，以估算所得的配束根数为参考，进行预应力钢束配置时，要做到钢束配置最优化、最合理是比较复杂的，应综合考虑钢束布设方式、预应力损失以次内力的影响[1]。所以在实际工程中，首先在梁体内布置一定数量的腹板通长钢束，形状尽量类似配束估算图，腹板钢束F1在边跨长度范围内靠近顶板水平布置，目的是为了消除部分梁体正负弯矩的影响。然后，在中支座上缘负弯矩区布置顶板短钢束，以及在中跨下缘正弯矩区布置短钢束，如图2所示。具体配置根数如表2所示。

图2钢束布置立面图

表2全桥钢束布置数量（单位：根）

3、持久状况承载能力极限状态计算

根据JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（简称《桥涵规范》）中第5.1.5条进行承载能力验算。根据钢束布置计算而得，由何在产生的作用效应及构件承载力如图3所示。由荷载产生的作用效应位于构件承载力包络线之内，承载能力极限状态验算满足规范要求。

图3承载能力极限状态验算

4、持久状况正常使用极限状态计算

采用短期效应组合对构件的抗裂和挠度进行验算，不考虑汽车效应的冲击系数。

1）正截面抗裂验算。根据《桥涵规范》第6.3.1条控制，，即混凝土正截面不出现拉应力。式中为在作用（荷载）短期效应组合下构件正截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；为扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力。本工程要求纵向计算截面除边支点外不出现拉应力，结果见图4。在边支点混凝土正截面出现最大拉应力为-1.15 MPa，其余点无拉应力出现，满足设计要求。

图4短期效应组合正截面抗裂验算（MPa）

2）斜截面抗裂验算。考虑作用短期效应组合，斜截面混凝土主拉应力根据《桥涵规范》第6.3.1条控制，，即混凝土斜截面主拉应力≤1.06 MPa。式中：为由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力；为混凝土轴心抗拉强度标准值。本工程要求除边支点外均应满足规范要求。结果如图5所示，边支点混凝土斜截面主拉应力为-1.15 MPa，其余点最大主拉应力为-0.75 MPa，满足规范要求。

图5短期效应组合斜截面抗裂验算（MPa）

3）挠度验算。根据《桥涵规范》第6.5.3条，持久状况正常使用极限状态结构挠度计算时，考虑到预应力混凝土受弯构件按荷载短期效应组合，荷载长期效应影响的挠度增长系数为1.425，消除结构自重产生的长期挠度后，梁式桥主梁跨中的挠度-7.23 mm＜58 000/600=96.7 mm，负号表示向上弯起，满足规范允许的最大挠度要求。

5、持久状况构件的应力计算

此项计算主要是对持久状况承载能力极限状态计算的补充，计算时考虑汽车冲击系数和其他间接荷载作用。预应力混凝土由三种材料（普通钢筋、预应力钢筋和混凝土）组成，必须保证三种材料均处于弹性范围，因此必须就行持久状况构件的应力计算。

5.1、混凝土的压应力控制

1）在基本组合条件下，正截面混凝土压应力根据《桥涵规范》第7.1.5条控制，，即混凝土正截面压应力≤16.2 MPa。式中：为由作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向压应力；为由预加力产生的混凝土法向拉应力；为混凝土轴心抗压强度标准值。计算结果如图6所示，上缘的最大压应力为14.80 MPa，上缘的最大压应力为14.57 MPa，满足规范要求。

图6正截面混凝土压应力验算（MPa）

2）在基本组合条件下，斜截面混凝土主压应力根据《桥涵规范》第7.1.6条控制，，即混凝土斜截面主压应力≤19.44 MPa。式中：为构件混凝土中的主压应力；为混凝土轴心抗压强度标准值。计算结果如图7所示，斜截面混凝土最大主压应力为14.80MPa，满足规范要求。

图7斜截面混凝土主压应力验算（MPa）

5.2、预应力钢筋的拉应力控制

在基本组合下，钢束最大拉应力根据《桥涵规范》第7.1.5条控制，，即钢束最大拉应力≤1209 MPa。式中：为全预应力混凝土和A类预应力混凝土受弯构件，受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；为正截面承载力计算中纵向预应力钢筋的应力；为预应力钢筋抗拉强度标准值。本设计钢束永存应力均＜1209 MPa，满足规范要求。

6、结语

预应力筋的配置问题是预应力混凝土连续梁桥主要的、关键的问题，是衡量和反映一座桥梁技术经济指标的关键因素，也是确定一座桥梁设计合理性与经济性的重要标志。通过对预应力混凝土连续箱梁的实际设计及计算，得出变截面中等跨径预应力混凝土连续梁配束应优先采用“长束为主，短束为辅”的设计方法。

参考文献

[1] 徐岳，王亚军，万振江．预应力混凝土连续梁桥设计[M]．北京：人民交通出版社，2000：80．

作者简介：杨焕龙（1981），男，河南省汝南县人，从事桥梁设计工作，工程师，2007年毕业于吉林大学，工学硕士

混凝土工程预算篇5

【关键词】预应力混凝土梁；工程建筑；试验

随着社会的不断发展，人们对住宅与工作环境的要求越来越高，在这种情况下，怎样满足这些需求，在预应力混凝土施工过程中应该对这一问题进行重点考虑。预应力混凝土是上世纪60年代开始在我国建筑行业中得到广泛应用的，与普通混凝土相比，这种混凝土存在质量轻、强度高以及刚度大等特点，在工程中的使用可以有效防止出现混凝土结构开裂问题。

1预应力混凝土梁分析

近年来国内外很多学者针对混凝土梁板展开了研究与分析，肖建春等人还提出了钢筋预应力混凝土梁板有效翼缘静动力的计算方法，但是在理论模式上始终存在加大的局限性。在实际工程建设过程中，预应力混凝土梁板都是与普通钢筋混凝土进行整体浇筑的，这样可以对梁板体系的整体工作进行保证，如果在荷载作用下梁板承受着正弯曲，其中一部分板就与梁翼缘发挥的作用等同，可以对竖向的压力进行承受。对于T型梁来说，在部分极限分析的过程中，可以架设梁纵向应力在翼缘上的减宽度可以得到均匀分布，T型梁的腹板、翼缘、跨度等各种条件之间都存在联系，在工程结构分析过程中，如果不能对精度提出高要求的话，就可以认为跨度范围中有效翼缘宽度是一定的。

很多学者都认为不能忽视剪力滞后的现象，有效翼缘的提出实际上就是工程建设中对剪力滞后现象进行兼顾表现出的计算过程中的复杂程度，在有效宽度范围内预应力混凝土梁板的应力分布应该是均匀的，这样才能真正取代实际工程中的翼缘宽度，对于跨度比较大的混凝土结构来说，对有效翼缘的规定比较大一些，同时提高板对梁的抗弯能力，主要涉及到了节点类型、水平加载特征等方面。

2预应力混凝土梁在工程中应用的试验分析

2.1工程案例一

某客运站工程结构采用连续梁多跨双向预应力框架结构，地面以上有3层，地下有1层，地上第二层的梁式连续三跨连续梁，其跨度已经超过了15m，因为大跨度连续梁需要承受结构以上柱子自重和非常大的荷载，在设计过程中可以采用后张法进行施工。第二层楼板主要有两种类型的混凝土板，一种是单层板，板的厚度是200mm，还有一种是双层板，上层板的厚度是220m，下层板的厚度是80mm，单层楼板预应力混凝土梁截面的宽是480mm，高是1600mm，双层混凝土楼板的宽为480mm，高是2000mm，采用低松弛钢丝束为预应力筋，fptk=1800Mpa，在张拉过程中将应力控制为1438Mpa，采用两段张拉的方式进行张拉，采用C40等级的混凝土进行施工，这个结构是典型的大跨度双向梁板柱结构，在框架计算过程中不能忽视楼板对梁的弯曲刚度。

2.2预应力混凝土梁板的有效翼缘宽度分析

在对预应力混凝土梁进行计算的时候可以按照T型、矩形进行分别取值，其结算结果之间不会出现较大的差别，从图2中可以看出，预应力混凝土翼缘纵向应力分布并不是非常均匀，同时与梁距离非常小的位置其应力也比较大。

2.3工程案例二

某桥梁工程单幅宽度是15.5m，因为桥的长度比较长，在1000m以上，同时与河流之间呈现45°的交角，为了施工过程更加顺利，在工程建设中采用三联3×55mPZ造桥机进行施工，平曲线半径已经超过了5000m。在施工第一阶段采用简支单悬臂，其施工长度是66m（简支55m加悬臂11m），这座桥梁在设计与施工过程中，其悬臂的尺寸大约是跨径长度的1/5，站在力学的角度上讲，这一位置的弯矩是最小的，因此选择在这个位置设置施工缝，第二阶段的长度是55m（简支44m加悬臂11m），第三阶段完成剩下的44m。采用单向张拉的方式作为预应力钢束，最大单向张拉长度已经超过66m。

在预应力混凝土梁承受弯矩作用的时候，在横桥的位置会出现剪力滞效应，这样一来就会与府办发向应力比较接近，同时随着预应力混凝土腹板距离的增大而减小。在预应力施工过程中，一切预应力钢束都应该被布置在有效的预应力混凝土翼缘宽度之内，只有这样才能对预应力混凝土的均匀受力情况进行保证，在具体计算的过程中一般也认为这种范围内外预应力混凝土才能有效的发挥其作用。

从一系列分析与计算中可以了解到，预应力混凝土跨中翼缘宽度的折减程度是比较小的，但是预应力混凝土支点位置上的折减却比较大，之所以会出现这种现象，其原因主要是支点位置上的剪力滞效应非常大。

结语：

综上所述，文章从理论与试验两种角度对预应力混凝土梁的有效翼缘展开了深入的分析，主要利用研究变分法对预应力框架梁展开了探讨，并与比较典型的预应力框架结构试验相结合，着重论述了预应力混凝土梁的有效翼缘宽度，从本文分析与研究中可以得到以下几点结论：首先，利用能量变分析法可以得到荷载均匀分布情况下预应力混凝土T梁的有效翼缘宽度值；其次，可以得到预应力混凝土梁的主要受力特点，并通过两个典型的案例对不同有效翼缘宽度影响计算结果的程度进行了分析；最后，通过本文的案例分析，可以了解真实的预应力梁受力状态，本文的分析与设计真实可靠。

参考文献：

[1]于秋波，刘立新，胡丹丹，冯辉. HRB500级钢筋部分预应力混凝土梁受力性能的试验研究[J]. 建筑结构，2009，（1）：527-530.

[2]李砚召，王肖钧，张新乐，曹海，郭晓辉. 预应力混凝土结构抗爆性能试验研究[J]. 实验力学，2005，（2）：179-185.

[3]刘磊，张轶鹏，王培兵，肖树英. 预应力混凝土梁在通信建筑中的应用研究[J]. 邮电设计技术，2008，（7）：57-60.

混凝土工程预算篇6

关键词：反拱度；预应力；先张法

Abstract: the pretensioned prestressed simply supported slab bridge camber problem has received much attention in the design and construction process. In this paper, XiheShenyang economic and Technological Development Zone, 29 street Hunpu irrigation canal bridge as an example, the calculation of arch process represents the hollow plate prestress tension phase and use phase, with a certain reference to the similar engineering.

Keywords: anti arch; prestressed; pretensioning method

中图分类号：TU394 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

前言

预应力混凝土已广泛地应用于桥梁工程中。桥梁中预应力设计包括先张法和后张法。先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。

因预应力构件利用高强度钢材，比普通钢筋混凝土可节省30-50%的钢材，提高了经济指标；同时，可使构件截面减小，自重减轻，使建造大跨度承重结构成为可能；另外，在预加偏心压力时产生反拱，从而可以减少构件的总挠度。[1]但是，如果反拱度过大，即改变了构件的结构形式，影响板梁的使用刚度，导致调整行车困难，加大车辆的冲击作用，引起桥梁的剧烈振动，降低桥梁的安全性和耐久性。因此在施工过程中对反拱度进行有效的控制具有很重大现实意义。[2]

一、先张法预应力构件反拱成因

先张法预应力混凝土构件一般是在专门的台座活钢模上进行施工的。在浇注梁体混凝土前将钢绞线临时固定在台座上进行张拉，然后绑扎钢筋并立模浇注混凝土,待梁体混凝土达到一定的龄期和强度，放松并切断钢绞线，通过钢绞线与混凝土之间的粘结力，使混凝土获得有效的预加力Ny，在预加力Ny及预加力产生的偏心弯矩My=Ny×ey(ey为下缘钢绞线中心到梁体截面换算中性轴的距离，所谓偏心距)作用下，构件的下缘各点均受压，上缘各点均受拉，从而产生向上的反拱度fmy。

二、计算实例

本文以沈阳经济技术开发区细河29街浑蒲灌渠16m先张法预应力混凝土空心板桥梁为例，选取中板进行分析，说明先张法预应力构件理论反拱度的计算方法及过程。这里不考虑由于锚具变形、钢绞线回缩、接缝压缩及混凝土弹性压缩引起的预应力损失。

(1)中板设计资料

跨径：标准跨径16m，计算跨径15.4m；

设计荷载：公路—I级；

材料：预应力筋采用Φ15.24钢绞线，设计预加力1180 MPa，张拉控制应力1350 MPa(张拉控制应力限值σy=0. 75，σbs=0.75×1860=1395MPa)，弹性模量Es=1.95×105MPa，计算时不考虑普通钢筋作用。中板空心板采用C50，空心板铰缝混凝土标号为C50，Eh=3.45×104MPa。其截面尺寸如图1所示。

图1 中板构造

截面基本参数计算后可得：

(1)换算截面积A0=4219cm2；

(2)换算截面中性轴到梁底的距离y=36.6cm；

(3)截面换算惯性矩I0=3313579.6cm4；

(4)截面抗弯刚度B=0.95EhI0（按A类预应力混凝土构件计算）

由于先张法空心板梁预应力靠钢绞线与混凝土之间的粘结力来传递，对于C50混凝土而言，端部预应力束传递长度ltr=60d=60×0. 01524= 0.9144m。

由桥梁博士计算结果为梁体内钢绞线可根据有效长度分为5种类型，每种类型钢绞线有效长度如表1所示：

表1 钢绞线布置

(2)放张后中板反拱度计算

计算反拱度时，把空心板看作简支梁，跨中的反拱度由两部分荷载引起，即预应力弯矩所引起向上的挠度和空心板自重引起向下的挠度。采用《材料力学》对构件弯曲变形的计算方法进行计算分析。[3]

对于预应力弯矩My所引起向上的挠度fmy为：

式中为1-5号钢绞线预应力产生的弯矩值。

对于空心板自重引起的向下挠度fq为：

则跨中反拱度为：

由上可知，空心板梁钢绞线刚放张时跨中截面理论上反拱度为4.01mm,方向向上。根据《桥规》(JTG D62-2004)规定[4]，计算施工阶段的预应力混凝土构件变形时，按构件自重和预加力产生的初始弹性变形乘以[]求得(龄期90d时，反拱度为9.06mm）。

(3)使用阶段中板反拱度计算

①预应力筋的应力松弛损失σl5的计算

根据《桥规》(JTG D62-2004)规定[4],预应力钢筋由钢筋应力松弛引起的预应力损失终值可按下式进行计算：

对于预应力钢绞线：

按一次张拉和I级松弛计算，得σl5=82.5MPa。

②混凝土收缩和徐变损失σl6

根据《桥规》(JTG D62-2004)规定[4]，由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区预应力筋的应力损失终值按下式计算：

计算得：σl6=322.3MPa (终极值，取龄期90d)

③汽车荷载产生的长期挠度

根据《桥规》(JTG D62-2004)6.5.3[4]、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) [5]及桥梁博士计算结果，汽车荷载产生的长期挠度值为：

④使用阶段预应力反拱值

根据《桥规》(JTG D62-2004)6.5.4[4],计算使用阶段预应力反拱值时，预应力钢筋的预加力应扣除全部预应力损失，长期增长系数取用2.0。扣除预应力损失后，预加力实为775.2 MPa，重新计算得：

跨中反拱度为：

通过对中板预应力放张阶段和使用阶段的反拱度计算，对比结果可见，两阶段预应力空心板反拱度均不超过5mm，其值均满足工程要求。

三、结语

在预应力混凝土桥梁施工和使用过程中，如果反拱度过大，改变了构件的结构形式，引起受力的变化及构件固有频率的改变，降低桥梁的安全性和耐久性。因此，对预应力混凝土构件制作阶段及使用阶段反拱度的计算是必要的设计和施工考虑项目。本文根据材料力学和《桥规》对先张法预应力空心板反拱度的计算结果证明：该空心板设计合理、可靠。

参考文献：

[1]董志强,李业富. 先张法预应力空心板梁的应用. 水运工程. 2012(2). 130,138

[2]于波. 先张法预应力简支空心板反拱度理论与施工因素的研究. 北方交通. 2009(3). 81-84

[3]刘鸿文主编. 材料力学(第三版). 北京：高等教育出版社, 1992

[4]公路钢筋混凝土及预应力混凝土与桥涵设计规范. 人民交通出版社. 2004.11

混凝土工程预算篇7

关键词预应力混凝土火灾可靠度仿真分析

据公安部消防局统计，2005年全国共发生火灾235941起，死亡2496人，伤残2506人，直接财产损失13.6亿元。近年来，预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构，以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势，由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构，因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。

1预应力混凝土结构火灾研究的现状

国外学者对结构抗火性能的研究开展较早，始于20个世纪初，并成立了许多抗火研究组织，比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究，主要体现在对建筑材料高温下的力学性能；结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定；火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究，并编订了相应的建筑规范及行业规则。

国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构，主要工作始于20世纪70年代初期。尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题，但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。

有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。在这些试验构件中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。在耐火试验中，实测了时间与预应力筋温度关系，典型的时间-温度曲线如图1所示。在图中还可以看出不同保护层厚度与耐火时间的关系。

Gustaferro等人在预应力混凝土抗火方面做了不少试验研究，他们对有粘结预应力混凝土梁、预应力混凝土简支板、预应力混凝土连续梁、板等结构或构件在不同情况下的抗火性能进行了试验研究，并对预应力混凝土结构的抗火性能提出了合理的计算方法。他们通过对后张预应力混凝土梁和板的抗火试验，得出在1，2，3，4小时的抗火等级下的保护层厚度和构件最小尺寸的建议值。Ashton等人与Gustaferro同期也进行了一系列相应的预应力梁抗火试验研究，包括不同比例试件的耐火极限试验的对比，试验结果表明预应力混凝土能满足结构的不同耐火等级，其耐火性能主要取决于其预应力筋在火灾中所达到的温度，因此预应力筋的保护层厚度和梁的截面形式对预应力混凝土结构的耐火性能具有明显的影响，结构在火灾下的承载力随混凝土的保护层厚度增加和荷载减少而提高，并且轻骨料预应力混凝土板的抗火性能好于普通预应力混凝土板。Joseph等进行了后张无粘结预应力混凝土板的试验研究，试验着重研究了预应力钢筋保护层厚度对构件抗火性能的影响同时研究了荷载和端部约束情况的影响、辅助钢筋的作用等问题。Abrams等人对不同骨料和喷有隔离层的预应力混凝土构件的抗火性能进行了试验研究，Krishnamoorthy等人通过徐变和温度对预应力混凝土框架性能的试验研究得出了试验结果，其中包括不均匀温度对结构变形性能的影响及内应力和弯矩随时间的变化。

国外根据预应力混凝土梁、板等方面的试验研究结果，已对预应力混凝土在火灾作用下的承载力及极限耐火时间有了较全面的了解。他们认为温度是影响预应力混凝土结构蠕变性能的主要因素，要建立合理的分析方法必须考虑混凝土温度蠕变特性，弹性理论已不适用，蠕变率的分析方法被认为是预测整个加载阶段结构特性较满意的方法。他们的试验研究为预应力混凝土抗火设计提供了直接依据。

国内抗火研究组织从20世纪80年代后期起着手进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究，但国内关于预应力混凝土抗火方面的试验研究尚处于起步阶段，缺乏足够的试验数据。国内规范中涉及预应力混凝土的抗火内容主要是参考国外经验确定的，如《无粘结预应力混凝土结构技术规程》防火部分第三章第3.2.1条规定用保护层厚度来满足不同耐火等级要求，它对不同耐火极限下无粘结预应力混凝土保护层厚度的确定，主要取自美国《后张预应力混凝土手册》。同济大学对5榀相同尺寸的单层无粘结预应力混凝土框架、3榀有粘结预应力框架和预应力钢丝进行了火灾试验，得出了一些有用的结论，主要有以下几个方面：①在高温作用下，预应力钢丝的强度、弹性模量、延伸率均表现出与常温下不同的性能。强度和弹性模量随温度升高而下降，延伸率则随温度的升高而增大；②对于预应力混凝土结构，火灾升温速率和温度越高，其抗火性能越差；在同一升温条件下，预应力混凝土结构承受的荷载越大，其抗火性能越不利；③对于预应力框架结构，与普通混凝土结构框架试验结果不同，荷载大小对抗火性能的影响可能要比温度的影响明显。预应力度大的结构受温度影响大，抗火性能差。预应力筋的有效应力大的结构，其抗火性能比有效应力小的结构差。无粘结预应力混凝土结构的抗火性能比有粘结预应力混凝土结构的抗火性能差。火灾后预应力混凝土结构的刚度明显减小，但仍存在一定的承载力，并反映出较好的恢复性能。

2存在的问题

尽管国内在钢筋混凝土结构抗火方面的研究工作已经取得长足进步，但在预应力混凝土结构火灾性能方面的研究才刚刚起步。诚然，预应力混凝土结构的抗火性能与一般钢筋混凝土结构在许多方面有相似性，但由于预应力混凝土结构自身的特性，这方面的研究还存在着许多问题，主要表现为以下方面：一是到目前为止各国学者所进行的试验及研究，基本上是以预应力混凝土简支构件在标准火灾下极限耐火时间为研究对象，主要考虑了截面内部温度分布及升温对预应力钢筋强度的影响等因素；二是以往试验主要研究预应力混凝土构件的耐火性能，由于结构的相互作用，因此受火构件的热变形将对其他构件产生影响，并存在较大的内力重分布，目前尚无专门研究，一般的解决办法是直接引用普通钢筋混凝土连续梁等火灾的有关结果，而这些结果是否能直接使用于预应力混凝土结构尚缺乏试验验证；三是以往的分析方法仅以热传导作为判断依据，无法对结构响应和损伤如位移、开裂、屈服等进行有效的判断，特别是材料的高温蠕变对结构火灾响应的显著影响缺少一定的研究；四是与普通混凝土相比，预应力混凝土具有许多特殊性，而以往的试验研究较少涉及。

3今后应开展的工作

(1)预应力材料高温性能研究。采用高强预应力钢丝和钢绞线是目前高效预应力混凝土的一个主要特征，因此预应力钢丝和钢绞线在高温下的蠕变性能是预应力混凝土结构抗火性能研究的基本内容。必须要通过材料试验研究高强钢丝和钢绞线在高温下的强度、变形、弹性模量的变化规律，特别是钢丝和钢绞线的高温蠕变性能对预应力混凝土结构的有效预应力的影响。此外要重视材料高温(火灾)性能数据库的建立。由于混凝土和钢材本身化学成分的差异，在温度影响下材料热工、力学性能有较大的离散性，如何对目前国内外进行的高温材料试验结果进行总结，并建立可供计算机程序调用的材料高温(火灾)性能数据库是火灾材料研究的一个重点。

(2)高温下预应力整体结构的非线性有限元分析。拟用传热学的基本原理，得到差分-有限元瞬态非线性温度场计算基本方程和各类常用边界条件，由此计算预应力混凝土结构温度场分布，并根据热弹塑性基本理论建立预应力混凝土火灾反应的非线性有限元分析基本方程。方程可用于分析预应力混凝土结构火灾下的变形、内力变化及预应力筋的应力随时间变化的过程，确定预应力结构火灾反应的一些基本特征。

(3)结构火灾的计算机仿真试验分析。一方面预应力混凝土结构火灾试验是最直接反应预应力混凝土结构抗火性能的手段，但预应力混凝土结构通常都应用于各类大跨度、大空间结构，由于试验条件限制，无法进行足尺模型试验，采用缩小比例的模型能基本反映火灾全过程的反应规律，但仍然有一定的差距。另一方面，由于受试验条件、试验经费的限制，也无法进行大量的模型试验。在进行模型试验的同时，要研究如何采用计算机仿真试验以避免上述限制。通过大量仿真试验，了解不同形式预应力混凝土结构的抗火能力，并提出改善预应力混凝土结构抗火能力的方法。笔者通过对有粘结预应力框架火灾位移的计算机仿真分析，可以得出如图2所示的有粘结预应力框架火灾下位移的实测值和计算机仿真分析结果的比较。由图2可见，计算所得的位移变化规律与实测相符，但仿真分析得到的结构位移较实测要大，误差最大时为40%。产生误差的主要原因可能由于试件混凝土含水率偏高，造成计算温度场高于实际温度分布，而结构的温度变形及材料性质与温度密切相关，从而产生结构计算误差。并且温度越高，材料的物理、力学性能离散性越大，另一方面，材料的高温蠕变的相关资料较少，这些也会造成一定的误差。总之仿真分析时的参数取值是否准确将影响分析结果，合理的参数取值依赖于可靠的实验结果。

(4)结构火灾反应的可靠度分析。由于火灾发生的可能性、火灾的持续时间和峰值强度、发生火灾时结构承受的荷载等因素并不确定，材料在高温下性能更趋于离散，上述因素均会影响结构的耐火性能。在无粘结预应力结构中，还存在锚固失效的可能性，以及结构局部失效可能产生的整体失效等，因此如何在设计中对这些因素进行综合考虑，以确定其耐火安全度是结构火灾的一个重要研究内容。结构火灾下的可靠度分析也是对现有遭受过火灾的建筑物进行评估的一个重要方面。

(5)结构抗火设计计算机模块的研制。目前对特定结构进行火灾全过程非线性有限元分析在理论上是可行的，但不免繁复的运算过程。因此有必要编制具有工程准确度的、概念清晰且简易实用的结构抗火设计计算机程序，并实现和现有通用结构设计软件进行接口是结构抗火试验研究工程化的一个关键。

参考文献

1AshtonLA.Thefire-resistanceofprestressedconcretefloors[J].CivilEngineeringandRublicworksReview，1951（46）

2GustaferroAH.Fireresistantofpost-tensionedstructures[J].TheJournalofthePCI，1973（18）

混凝土工程预算篇8

关键词：预应力混凝土；连续梁桥；桥梁施工；施工控制

预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，作为现代公路的主要结构形式，预应力混凝土连续梁桥结构在现今的公路工程中得到了广泛应用。

一、预应力混凝土连续梁桥的特点

众所周知， 普通混凝土框架结构由于跨度小、柱网密，无法满足多种功能的需要，而预应力可以有效解决以上问题。预应力混凝士能充分发挥材料的效能，在相同条件下， 它比普通钢筋混凝土构件截面小， 重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好， 能有效地控制结构的挠度（甚至无挠度） ，节约钢材4 0 % ～ 5 0 % ，节约混凝士2 0 % ～ 4 0 % ，特别在大跨度结构中更为经济。在张拉预应力连续梁桥结构中， 结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力， 造成人为的压应力状态， 预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力， 这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定存台座或钢馍上， 然后浇筑混凝土， 等混凝土达到规定强度， 保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝土的粘结，使混凝土产生预压应力。同时其具有较强的变形恢复能力，抗震性能明显高于普通钢筋混凝土结构，而且便于震后加固。值得注意的一点是， 预虚力混凝土由于自重轻， 按理含钢量应该少，但由于现在的设计水平问题， 此部分并没有减少，反而很多设计含钢量大了， 很大程度造成主体结构成本增加。

二、预应力混凝土连续梁桥的设计

（一）预应力泷凝士连续梁桥设计的内容

1. 荷裁。施工的荷载条件中， 预应力荷载应按扣除第一批预应力损失后的有效应力来确定；其他荷载应根据施工阶段可能的最不利荷载情况来定。而施工时的支撑条件应考虑施工方案的具体情况来定，模板周转情况影响施工阶段的结构分析模型的支撑条件与荷载条件的选取。

2. 极限设计。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计，计算时要考虑预应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋，提高结构在地震作用下的延性和能量吸收， 可有效分散受拉区裂缝，改善结构的受力性能。对无粘编者按预应力砼连续结构作补充设计，选取合适的荷载效应值与材料参数，验算抵抗预应力筋失效时连续倒塌所需的非预应力筋用量。

（二）预应力混凝土连续梁桥设计的步骤

1. 进行结构布置，选取恰当的力学模型。

2. 根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。

3. 主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。

4. 进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。

5. 按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。

6. 根具选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度

三、预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法

预应力混凝土连续梁桥的发展与其施工方法密切相关。不同的施工方法对连续梁桥的内力会产生较大影响，从而影响其构造设计。

（一）整体现浇施工法

整体现浇施工通常一联为整体浇筑混凝土而成。首先搭设支架，然后在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，并现场浇注混凝土与施加预应力的施工方法。由于施工需用大量的模板支架，一般用于中小跨径的桥或为交通不便的边远地区采用。随着桥梁结构形式的发展，出现一些变宽的异形桥、弯桥等复杂的混凝土结构，又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用，在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便、费用较低时，也有在中、大跨径桥梁中采用满堂支架施工方法。预应力混凝土连续梁桥需要按一定的施工程序完成混凝土的现场浇筑，待混凝土达到所要求的强度后，拆除部分模板，进行预应力筋的张拉、管道压浆工作。至于何时可以落架，则应与施工程序和预应力筋的张拉工序相配合。

（二）预制简支一连续施工法

预制简支一连续施工又称先简支后连续施工法。其程序为：预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋的张拉锚固，安装完成后经调整位置，浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。简支一连续施工方法亦存在体系转换。体系转换方法一般有以下三种：

1. 从一端起依次逐孔连续，即先将第一孔与第二孔形成两跨连续梁，然后再与第三孔形成三跨连续梁，依此类推，形成一联连续。

2. 从两端起向中间依次逐孔连续。

3. 从中间孔起向两端依次逐孔连续，如遇长联，可按上述三种方法灵活综合选用。显然，不同的体系转换方法所产生的混凝土徐变二次力及预加力产生的二次力是不同的。

（三）悬臂施工法

用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，分悬浇和悬拼两种，其施工程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。在悬臂或拼浇过程中，要采取使上、下部结构临时固结的措施，待悬臂施工结束、相邻悬臂端连接成整体并张拉了承受正弯矩的下缘预应力筋后，再卸除固结措施，使施工中的悬臂体系转换成连续体系。

（四）移动式模架逐孔施工法

移动式模架逐孔施工法是近年来以现浇预应力混凝土桥梁施工的快速化和省力化为目的发展起来的。它的基本构思是：将机械化的支架和模板支承在长度稍大于两跨、前端作导梁用的承载梁上，然后在桥跨内进行现浇施工，待混凝土达到一定强度后脱模，并将整孔模架沿导梁前移至下一浇筑桥孔加此有节奏地逐孔推进直至全桥施工完毕。尚须指出，移动式模架逐孔施工法不仅用来建造连续梁桥，同样也往往用来修建多孔简支梁桥。

四、预应力混凝土连续梁施工中的问题

预应力技术在桥梁工程中的应用很多.随着高速公路的大规模建设，出现的质量问题和裂缝病害也不断增多。针对预应力桥梁施工中的混凝土早期强度、预留孔道质量，超长束张拉工艺、扁锚的应用、夹片式锚具的尺寸和夹片长度对锚具质量影响等问题，进行了大量的调查和分析.预应力技术是当今桥梁施工领域发展速度最快、用途最为广泛、最有发展潜力的--F]科学技术。然而，预应力张拉施工工艺相对较复杂，要求预应力结构施工的专业性强，在实际施工中存在诸多质量问题。

1、预应力桥梁的施工工艺问题

1.1预应力结构混凝土开始张拉的时间问题

为提高预应力混凝土的早期强度.近几年通过掺加早强剂的方法.一般浇注混凝土3d后就开始张拉预应力。然而由于混凝土强度增长需要一定的时间.而且强度和弹性模量增长是不同步的，强度增长快，弹性模量增长慢，早期混凝土变形大，过早张拉预应力会使预应力损失增加。导致桥梁承载力不足而出现众多裂缝病害。此外采用现场试块测得的早期混凝土强度等级代替现场结构的实际混凝土强度地存在一定的问题。试验表明，出现事故的结构最后验算时其实际强度均未达到现场测得的强度，有时候甚至很低。

1.2 后张预应力结构张拉力控制的问题

预应力施工作业不够规范，特别是张拉力控制不严对预应力桥梁质量影响较大。一般张拉作业采用张拉力和预应力筋伸长量同时控制，以张拉力为主，以伸长值校核张拉力。通常张拉力的计量采用1.5级油压误差大。有的千斤顶甚至未经计量标定就张拉，而且张拉人员多数未经专业培训，如果作业不专心，经常容易出现较大误差。甚至读错表.发生张拉力忽高忽低的现象。特别在多束张拉时。由于每束张拉力都不同，往往对预应力筋的伸长值计算不准确。弹性模量取值混乱，实际张拉时难以做到将伸长量按规范规定控制在±6%范围内，导致张拉力失控。

1.3 预应力孔道压浆质量的问题

预应力孔道压浆有两个重要作用：①保护预应力筋不被锈蚀；②保证预应力筋和结构共同工作；然而实际工程中预应力孔道的压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象十分普遍，已成为预应力结构的通病。其主要原因除了施工单位对孔道压浆工序不够重视外。目前的压浆工艺、留孔质量、浆体配置等也存在一定问题。特别是浆体的水灰比.规范的规定值（0.4～0.45）偏大。采用规范规定的水灰比后孔道浆体泌水孑L道不易饱满和密实。近几年.采用新研制的外加剂JMH一3对浆体配置技术进行了改进，将水灰比降到0.35以下.通过高速搅浆机（转速≥1000r / min），将浆体的流动度提高到12s（规范规定为14-18s），只要规范操作，普通压浆工艺也能保证压浆质量。从压浆工艺原理到浆体配置技术，应该说是目前比较理想的压浆工艺技术，值得推广M。1.5后张预应力结构的混凝土保护层失控问题，由于混凝土保护层普遍偏小，而施工时采用的保护层水泥垫块都己损坏和移位.导致梁板保护层失效，加之预应力孔道压浆多数不到位使箱梁底板和板梁底面出现许多纵横向裂缝。建议推广应用塑料垫块控制保护层厚度。