预应力混凝土范文

预应力混凝土范文第1篇

Abstract: In modern engineering, the prestressed structure is widely applied to control the stress loss of prestressed structure, so that make prestressed structure fully can play the features of energy saving and efficient, which is of great significance to promote the promotion of prestressed concrete. This paper analyzes the calculation in the normal use of prestressed structure, simplified calculation of loss and the feasibility study of combining bonded prestress with unbonded prestress to reinforce in flexural members.

关键词：预应力损失；简化计算；受弯构件

Key words: prestress loss；simplified calculation；flexural members

中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0089-02

0引言

随着经济发展以及技术革新的突飞猛进，高层、超高层、大跨度建筑的迅速涌现，预应力混凝土结构因其承载能力高、截面高度小等优点，在大跨结构和高层建筑中广泛应用。同时预应力混凝土结构整体性强，延性性能好，使结构抗震性能得到明显的改善，而被广泛的应用于地震地区。因此在我国应用预应力混凝土结构具有非常重要的现实意义且具有非常广阔的前景。由于施加预应力的形式不同造成了其工作性能不同，它们主要在施工工艺、预应力筋的力学性能、预应力结构在正常使用阶段的计算和承载能力的计算，以及抗震性能等方面又有着诸多的不同，因此本文就无粘结和有粘结的预应力混凝土结构在使用状态下的裂缝及刚度问题进行比较分析。

1正常使用阶段计算

1.1 裂缝分析无粘结部分预应力混凝土与有粘结部分预应力混凝土相比，其区别就在于在无粘结部分预应力混凝土构件中，预应力筋与周围混凝土不粘结，在荷载作用下，无粘结预应力筋与混凝土将产生相对滑移，因此，在构件的弯曲变形中，截面的整体变形将不符合平面协调（即不符合平截面假定）。无粘结预应力构件就相当于在普通钢筋混凝土构件内增设一个预应力杆，而正由于预应力的存在，与普通钢筋混凝土构件相比，其抗裂性能有显著的提高。此外，无粘结部分预应力混凝土构件与有粘结部分预应力混凝土构件相比，由于无粘结预应力筋的存在将削弱构件截面，减小抵抗矩。因此，无粘结部分预应力混凝土构件的正常使用阶段计算（裂缝计算）不能完全套用有粘结部分预应力混凝土或普通钢筋混凝土的计算原理及公式，经过一系列的试验研究及结果分析得到了无粘结部分预应力混凝土构件开裂的一些特点：①预应力筋的增加对推迟裂缝的出现有着重要影响，但一旦裂缝出现以后，预应力筋对裂缝分布的影响程度则不如非预应力筋的效果明显；②在无粘结部分预应力混凝土构件中配置一定量的非预应力筋，可使裂缝宽度变窄，裂缝间距减小，且分布比较均匀，对裂缝的控制效果明显。

1.2 裂缝计算

计算分析表明，简化后的方法控制截面出计算误差工程上是可以接受的。

3在受弯构件中采用有粘结预应力和无粘结预应力结合配筋的可行性

当前，在部分预应力混凝土中，有粘结部分预应力已在地震区逐步推广应用，无粘结预应力在地震区主要用于多高层建筑分散配筋的楼盖和屋盖中，而对集中配筋的主要承重构件（如框架梁、转换大梁等）中采用无粘结预应力一般持谨慎态度。造成这一现象的原因是无粘结预应力在结构寿命期间，保证结构安全的关键是锚具，且对连续的无粘结预应力混凝土构件而言，若预应力筋某跨失效，必将导致其它跨预应力值和承载力大大降低，就有可能导致整个结构的连续坍塌。但是，不可否认的是，无粘结预应力具有施工方便、工序少、防腐性能好、摩擦损失小等优点，很有实用价值。因此，当前实际工程中就有这样一个问题：在地震区某些大跨重载部分能否采用有粘结预应力筋与无粘结预应力筋结合配筋，因为这样既能满足抗震要求，又能解决抗裂和挠度控制问题，同时又方便施工。

4结束语

预应力损失的控制在施工过程中较为常见，影响因素也较多，而且有些因素引起的预应力损失值还随时间的增长和环境的变化而变化，不仅如此，这些因素还相互制约，相互影响，精确计算十分复杂和困难。在施工过程中应严格按照设计计算及施工规范进行，对于具体的构件应具体对待，多方考虑，才能更好的保证预应力构件的质量。同时这也具有重要的工程实践价值。

参考文献：

[1]赵勇，李伟兴，黄鼎业.后张预应力混凝土结构的次轴力[J].四川建筑科学研究，2003，（01）.

[2]姜新佩，胡浩云，郭凤台.预应力混凝土构件的优化设计[J].华北水利水电学院学报，1998，（02）.

预应力混凝土范文第2篇

关键词：预应力　混凝土　施工问题

中图分类号：TU7　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)006-024-01

1872年加利福尼亚工程师杰克逊，通过杆系有单独的砌块建造梁和拱而获得了专利，后来一段时间，由于没有可利用的高强钢材来克服预应力的损失，使此项研究发展缓慢，后来阿兰克苏认识到了混凝土收缩徐变对预应力损失的影响，他提出：对无粘结钢筋进行连续后张，会弥补由于收缩徐变使钢筋缩短而造成的钢筋内部的时变应力的损失，在20年代早期，Hewer发展了环预应力理论：通过使用松紧螺旋钮，使水平钢筋沿混凝土容器的器壁产生紧缩应力，从而防止容器透水，后来，在容器和管道上采用环预应力的方法在美国取得了长足的进步。随后经过Freyssinet和Abeles等人的改进就有了现在的预应力混凝土。

1　基本原理

钢筋混凝土构件虽然已广泛运用于各种工程结构，但他仍存在一些缺点，例如混凝土的极限抗拉应变很小，一般只有0.0001～0.00015左右，而钢筋的弹性模量为：2.06×105N／mm2，因此当钢筋中的应力为20～30Mpa时混凝土就已经开裂。根据规范规定一般混凝土的裂缝宽度不得大于0.2～0.3mm，与此相应的钢筋拉应力约为100～300Mpa。这就是说，在钢筋混凝土结构中钢筋应力最高也不过300Mpa无法再提高，使用更高强度的钢筋是无法发挥作用的，相应的也无法使用高强度混凝土。

由于裂缝的产生，使构件的刚度降低。若要满足裂缝控制的要求，则需要加大构件的截面尺寸或增加钢筋用量，这将导致结构自重或用钢量过大，很难用于大跨度结构。

为解决这一矛盾，人们设想对在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的压力，使其能够部分或全部抵消有荷载产生的拉应力，从而使混凝土避免开裂。这实际上是利用混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足。

2　制作方法浅析

混凝土抗拉能力仅为抗压能力的8％～14％，由于抗拉强度低，挠曲裂缝会在受荷载早期就会产生，为了减小或防止裂缝的开展，可以沿着结构构件的纵向施加一个轴心或偏心荷载。此荷载可消除或大大减小使用荷载在跨中和支座临界面所产生的拉应力，从而控制了裂缝的开展，也提高了截面的抗弯，抗剪和抗扭能力。这样当所有的荷载都施加于结构上时，截面仍会处于弹性状态，使几乎全截面混凝土上的抗压能力都能得到充分利用。这种沿纵向施加的力称为预应力。

目前制作预应力混凝土的常用方法有两种。先张法：先在台座上张拉预应力筋，并将他临时锚固在台座上，然后假设模板，绑扎普通钢筋骨架，浇筑构件混凝土。待混凝土达到要求的强度后，切断或放松预应力钢筋。此时钢筋试图回缩，但由于钢筋与混凝土之间已经黏结在一起，因此钢筋的回缩力就通过这种黏结力传给混凝土，使其获得预应力。这种方法主要是靠黏结力锚固，不需要专门的锚具。其锚固原理是，当预应力筋受到张拉时，由于泊松效应，截面缩小。当切断或放松预应力筋时，端部应力为零，钢筋恢复其原来截面，在构件端部以内，钢筋的回缩受到周围混凝土的阻拦，造成径向压应力，并在钢筋和混凝土间产生黏结力，通过黏结应力使混凝土受到预压力。但是这种预压力的传递从构件端部向内要经过一段传递长度才能完成。后张法：先浇筑构件混凝土，并在其中预留穿束孔道，待混凝土结硬后，将筋束穿入预留孔道内，安装锚具，将千斤顶支撑于混凝土构件端部，张拉筋束，使构件也同时受到压缩。待张拉达到控制拉力后，即用锚具将筋束锚固于混凝土构件上，是混凝土获得并保持其压应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆，以保护筋束不致锈蚀，并使筋束与混凝土黏结成为整体。故称为有黏结预应力混凝土。

3　制作时所遇问题处理及制作要点

(1)张拉时严格按照设计要求和有关规范执行，张拉采用双控，即应力控制和伸长量控制。

(2)施工中如因千斤顶工具式夹片磨损造成夹持不紧，出现滑丝，处理方法为压力机立即回油，更换工具式夹片，检查锚具锥孔与夹片间是否有杂物，清除锚垫板喇叭口内混凝土。再从新张拉，如果仍有滑丝现象，则应对钢绞线，锚具进行从新检测，对千斤项油压表进行从新标定，确保今后万无一失。

(3)制作预应力混凝土时，若条件允许可反复多次张拉并持荷一段时间，这样可以克服摩擦力过大的影响。(如由于漏浆，造成钢绞线与混凝土握裹，引起摩擦力过大等。)

(4)由于孔道摩阻而常常使伸长量缩小，这时应在开始张拉时吧钢绞线拉到5.0Mpa，再回油至油压表读数为零，然后分级张拉，并按规范进行超张拉，这样得出的张拉伸长值就满足设计要求。

(5)张拉过程中随时注意梁的上拱度和梁的侧向变形，避免梁体变形过大而产生裂纹，并及时观测各项数据，以便今后设计施工时作参考。

4　小结

目前预应力混凝土得到充分发展，但其仍然存在一些缺陷如：工艺复杂，对设备要求高，费用较大等，这需要我们不断研究，想出新方法(因地制宜，合理设计，妥善安排等)，来使预应力混凝土更加完美的与各种工程相适应。

参考文献：

[1]李乔，混凝土结构设计原理[M]，北京：中国铁道出版社，2010

[2]管利兵，预应力混凝土连续梁桥施工质量控制要点分析[J]，中国科技博览，2010，32

预应力混凝土范文第3篇

关键词：装配式围墙；预应力技术；工厂化预制

1.引言

目前，国内很多施工现场围墙基本采用砖砌围墙、彩钢板围挡等老式围墙进行围护，这种围墙结构不仅造成了大量土地和钢铁资源浪费，而且建造成本高、施工期长、强度差、外形不美观、影响了城市和企业形象。随着时代的进步和建筑工业化的发展，预制混凝土围墙的优点也越来越突出。

2.预制围墙构件设计

装配式围墙主要承受自重和风荷载，其中，墙板和顶梁承受的荷载通过承插连接后全部传到抗风柱，抗风柱再传到杯口基础，杯口基础再传力到地基上。根据围墙的受力特点，围墙抗风柱混凝土强度等级设计为C30，墙板混凝土强度等级设计为C25。预制预应力围墙样式如图1、2、3、4。

2.1杯口基础与底板的设计

杯口基础与地基之间设置一块900mm×900mm×100mm的底板；抗风柱与底板之间预埋杯口基础，用以传力；杯口基础一般分为连续段的杯口基础和转角处的杯口基础；杯口基础的受力配筋为4Ф8。具体的构造措施如图5、6、7所示。

2.2抗风柱设计

围墙抗风柱示意图如图8、9所示。具体可以分为连续段的抗风柱和转角段的抗风柱。围墙连续段抗风柱外形尺寸：300mm×500mm×2500mm安装两侧留有外口尺寸85mm，内口尺寸75mm，深度50mm的凹槽，便于墙板安装。抗风柱主筋4根4.8mm的预应力钢丝。抗风柱顶部设置钢筋吊装环，便于吊装。墙板与抗风柱承插连接，墙板两端与抗风柱之间留有一定的间距，便于安装和满足因温度变化产生的变形需要。抗风柱转角可根据实际需要制作专用转角柱子。

2.3墙板设计

墙板尺寸3600mm×2000mm×70mm（长×高×厚），板的配筋采用双向单层筋，长向配筋为预应力钢丝4.8@300，高度方向为一级钢筋6@300。墙板上对称设置两个吊环，便于起吊安装，吊环的种类和位置根据计算确定。墙板的尺寸及配筋如图10、11、12所示。

2.4压顶设计

围墙压顶包括围墙抗风柱压顶和墙板压顶。墙板压顶尺寸为3600mm×260mm×300mm；压顶采用双向排水；配筋采用5根4mm的一级钢筋。配筋及构造图如图13所示。

3.施工及安装工艺流程

预制预应力围墙的施工及安装流程如图14所示：

4.施工要点

4.1施工准备

开工前必须做各项准备工作，包括技术准备、资料准备、场地准备等。其中技术准备包括施工图会检、技术交底、施工作业指导书编写、现场培训等。

4.2围墙预制构件的加工

围墙构件（包括抗风柱、墙板、压顶）均采用定制钢模板加工制作而成。围墙构件按“清洁模具、绑扎钢筋、预应力钢筋张拉、浇筑混凝土、混凝土振捣密实、拆模前混凝土养护、脱模、混凝土养护、检验后入库”的工艺流程进行加工。

产品的质量要求是：表面应平整、光洁、、色泽一致，边角不应有裂纹、孔洞、鼓泡、毛边等缺陷；如果有外层装饰，则要求图层均匀、牢固并且无明显色差。

5.结语

本公司通过华江科技楼的实际应用，获得了各方好评，为项目迅速进场施工以及创省标化奠定了基础。

参考文献

[1]白斯宇、徐华、龚俊.工业化预制装配式围墙结构和施工新技术[J].湖北电力，2013（7）：41-42+70

[2]李传坤.制约我国建筑工业化发展的关键问题及应对措施研究[D].聊城大学，2014

[3]王召新.混凝土装配式住宅施工技术研究[D].北京工业大学，2012.

预应力混凝土范文第4篇

[关键词]预应力叠合板；施工阶段；试验研究；有限元模拟

中图分类号：TU757.4 文献标志码：A

前言

混凝土叠合结构是在预制构件上浇筑混凝土而形成的一种装配整体式结构。与现浇结构相比，可以节省三材，施工简便能够缩短工期。与装配式结构相比，叠合结构的整体刚度好、抗震性能优越。叠合楼板兼具现浇和预制的特点，目前已经广泛应用于装配式结构中。我国相关国家标准[1,2]对叠合板的设计和施工有明确的规定，但仅限于单向叠合板。单向叠合板适用的跨度小，板厚大，裂缝不宜控制，在工程中受到很多限制。不带肋预制叠合板在运输过程中易发生折断破坏，预应力反拱值也难以控制，同时兼具施工时需要设置支撑，构件自重大，施工工艺复杂等缺点。因此，国内学者提出了预应力带肋薄板和空心叠合楼板，并进行了试验研究[3,4]。目前预制带肋板多为单向受力板，由于只能单向配筋，垂直板长度方向的裂缝难以控制。综上，本文提出一种新型带肋预应力混凝土叠合板。其做法是：以预制的预应力带肋板为底板，肋板之间填充保温板；后期浇筑混凝土时以预制肋板为模板。该叠合板的优点是：首先加劲肋提高了预制板的刚度和承载力，并且增加了预制板与叠合层的粘结力，提高了叠合板的抗剪强度；其次聚苯乙烯泡沫板不仅起到保温作用并且减轻构件自重；后期浇筑混凝土时，施工过程中无需设置支撑，简化了施工。

1试验概况

1.1试件设计与制作

试验选用本文提出的新型预应力混凝土叠合板，共2个试件，编号分别为S1、S2。尺寸为2000mm×4640mm×160mm。预制肋板纵筋为预应力钢筋6ΦH7，普通钢筋610；肋梁纵筋为普通钢筋66。混凝土等级为C40，预应力钢筋采用先张法张拉。试件的尺寸见图1，配筋见图2。

1.2试验装置与加载方案

制作预制件时提前将应变片贴在底层钢筋和肋梁钢筋的适当位置；试验前在板底贴应变片并布置位移计。位移计和应变片布置见图3。试验装置如图4所示。试验采用沙袋堆载方式进行加载，模拟施工阶段试件所受的荷载。试验前先计算出预制板件的开裂荷载和极限荷载，以便试验中控制加荷大小，并进行比较。试验开始前对试件预加载，荷载值取计算开裂荷载的20%。正式加载时，达到计算开裂荷载90%前，每级荷载取计算开裂荷载的20%，开裂后，每级荷载取计算开裂荷载的10%；开裂后，达到计算极限荷载的90%前，每级荷载取计算开裂荷载的5%，每级荷载持续10min，待试件稳定后，观察试件的跨中挠度和裂缝，全部荷载施加完毕后依次卸载，观察试件的残余变形。

2试验结果和分析

2.1试验现象

荷载较小时，各测点的挠度和应力均较小，试件开裂前，测点的挠度与荷载近似成线性变化。当荷载达到32.5kN时，跨中位移为9.77mm，试件在肋梁的变截面处板的下表面首次出现微小裂缝，垂直板的长度方向，用裂缝观测仪测得裂缝宽度为0.02mm；继续加载，裂缝的长度和宽度都在不断增大，当达到极限荷载43kN时，跨中位移为13.01mm，裂缝宽度达到最大值0.16mm，裂缝贯通试件。试验过程中，叠合面处没有出现裂缝，说明预制板与后浇混凝土有很好的粘结力，肋板增大了预制板与后浇混凝土之间的摩擦力，增加了抗剪强度。试验结束后试件的残余变形为3.31mm。试件的最终变形图见图5。

2.2试验结果分析

试件的荷载—挠度曲线见图6。由图6可知，试件在加载至开裂荷载前，荷载与挠度成线性关系；随着荷载加大，裂缝也随之加宽加长，试件的极限荷载为43kN，跨中位移为13mm，远小于跨度的1/200[2](即23.2mm)，符合规范要求。肋板变截面处的钢筋荷载—应力曲线见图7。由图7可知，纵筋的最大应力为258Mpa，小于钢筋的强度设计值360Mpa。由数据采集仪得到预应力钢筋的最大拉应力为974.2Mpa，小于预应力钢筋的强度设计值1110Mpa。钢筋产生最大应力点在试件的肋梁变截面处，应是由截面变化引起应力集中所致。

3有限元数值模拟分析

3.1有限元计算模型

本文采用ABAQUS有限元软件[5,6]对试件进行模拟。混凝土采用8节点六面体线性缩减积分单元(C3D8R)；钢筋采用桁架单元，单元类型为2节点线性三维桁架单元(T3D2)。混凝土本构模型采用损伤塑性模型。混凝土的强度等级为C40，弹性模量:E=3.25e4MPa，ν=0.2。钢筋本构模型采用双线性随动强化弹塑性本构模型，采用Von-Mises屈服准则。钢筋采用HRB400级钢筋，弹性模量:E=2.0e5MPa，ν=0.3。钢筋部分通过EmbeddedRegion命令嵌入到混凝土中，使其协同受力变形。试件两端均为铰接，模拟铰支座。模型上施加均布荷载。有限元模型见图8。

3.2有限元计算结果与试验数据对比分析

图9为模型最终变形图：跨中位置处挠度最大，为10.57mm，小于1/200(23.2mm)。图10为模型中普通受拉钢筋的最终变形图：钢筋在跨中位置处的应力最大，为100.5Mpa，小于钢筋的强度设计值360Mpa。图11为模型中预应力钢筋的最终变形图：预应力钢筋的最大应力值为954.3Mpa。图12为模型肋梁中受压钢筋的最终变形图：钢筋在肋梁变截面位置处的应力最大，为118.4Mpa。有限元计算结果与试验值相差不大，具体数值比较见表1。总体来看，有限元模拟结果与试验结果变形趋势一致，数值相差不大，表明有限元数值模拟计算是可靠的。

4结论

(1)叠合板中加入预应力钢筋，使试件产生了反拱，试件的挠度和裂缝均发展缓慢，并提高试件的承载力。正常使用状态下，预应力混凝土叠合板的裂缝和变形均能满足规范要求。(2)试件在肋板变截面处由于截面突变，产生应力集中现象，裂缝也最早在此处出现，关于肋板的设计仍需改进。(3)对叠合板进行加载试验，分析在正常使用状态和极限状态下的受力性能，并用有限元分析软件进行模拟计算，试验结果与模拟结果相差不大，可利用有限元软件对叠合板进行更深入的研究。

参考文献

[1]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011

[2]JGJ1-2014装配式混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2014

[3]吴方伯，刘彪，邓利斌，李均，周绪红.预应力混凝土叠合空心楼板静力性能试验研究.建筑结构学报[J].2014,35(12):10-19

[4]吴方伯，黄海林，陈伟，周绪红.叠合板用预应力混凝土带肋薄板的刚度试验研究与计算方法.湖南大学学报(自然科学版)[J].2014,38(4):1-7

[5]王玉镯,傅传国.ABAQUS结构工程分析及实例详解[M].北京:中国建筑工业出版社,2010

[6]庄茁,由小川等.基于ABAQUS的有限元分析和应用[M].北京:清华大学出版社,2009.

预应力混凝土范文第5篇

关键词：预应力砼弯梁，小半径大跨度，桥梁设计

中图分类号：TU528.571文献标识码：A 文章编号：

Abstract: briefly prestressed concrete curved box the mechanical characteristics, and the calculation method, and with A high share of tall Ann xiamen ramp Bridges part 3 R = 110 m, span length (35 + 42 + 35) m prestressed concrete box girder of design as an example, this paper discusses the small radius of the design of large span prestressed concrete box girder calculation and structural measures.

Keywords: prestressed concrete beam bending, small radius big span, bridge design

1引言

随着高速公路与城市快速路的兴建以及城市建设的进一步发展，社会对交通设施的要求越来越高，互通式立体交叉日益增多。互通式立体交叉中的匝道很多是单车道或双车道的小半径弯桥，常用半径为50～150m，常用桥梁上部结构形式为钢筋混凝土或预应力混凝土连续箱梁，桥宽为8～10m。混凝土连续箱梁因行车舒适、外型优美、节约用地等优点得到越来越广泛的应用。

2预应力混凝土曲线箱梁受力特点

2.1结构自重

由于弯梁内外侧长度不一致，弯梁桥的结构自重相对于桥轴线并不是对称的，而是曲线外侧大于内侧，使主梁产生背离圆心方向的扭转效应，半径越小，效果越明显。

2.2预应力荷载

在预应力混凝土曲线梁中，由于预应力存在着平面径向弯曲和沿高度方向的竖向弯曲，导致预应力径向力的作用总是沿着高度方向在变化。当作用点位于主梁截面剪切中心以上或以下时，钢束径向力会对主梁产生扭转作用，位于剪切中心以上的钢束径向力产生的扭矩方向与位于剪切中心以下的相反，两者的扭矩之和就构成了预应力钢束对曲线梁的整体扭转作用。

2.3 收缩徐变效应

混凝土的收缩徐变是作为黏滞弹性体的两种与时间有关的变形性质。徐变是在应力作用下产生的，收缩的产生则与应力无关，在实际结构中，二者与温度应变混杂在一起。预应力混凝土构件由于收缩徐变受到内部配筋的约束引起结构内力重分布。在变形方面，收缩对曲线桥的平面变形影响较大，徐变对平面变形影响较小，对竖向挠度影响较大。

2.4 温度效应

温度效应包括整体变温与温度梯度。整体变温是长期的、缓慢的，作为均匀温度考虑，其主要对结构的变形和固结墩的内力有影响外，对主梁的结构内力影响很小。温度梯度包括日照升温与骤然降温，作用变化快，作用时间短，对结构的内力与变形都影响较大，也是引起主梁开裂和支座脱空的主要因素之一。

2.5 活载效应

弯梁的内外侧支反力差对车辆偏载更为敏感，车辆荷载产生的离心力是不可忽视的，离心力系数与车速的平方成正比。

2.6 支座支力

曲线梁桥采用不同的支撑方式对其上下部结构内力影响较大，常用支承形式有两种：抗扭支承与点铰支承。抗扭支承能有效提高主梁的横向抗扭性能，保证其横向稳定；点铰支承不能传递扭矩，其抗扭性能差，径向变位不易控制，并且扭矩传递到两，造成梁端扭矩过大，支承反力大而不均。

3结构计算要点

3.1计算方法

结构计算方法通常可分为解析法、半解析法和数值计算法[1] [3]。随着计算机的普及与各种桥梁计算软件不断的推陈出新，在曲线预应力混凝土箱梁设计计算中，数值计算法得到越来越广泛的应用；解析法、半解析法则因为其计算工作量繁重，或过多的计算假定影响计算精度而较少采用。

常用数值计算法即有限元法，有限元法所选用的单元主要有梁单元、板壳单元和实体单元。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004所有的计算是以梁作为结构检算对象的，市场上成熟的桥梁计算软件也多是针对梁单元开发的，因此，曲线预应力混凝土箱梁设计计算通常采用梁单元模型进行计算，实践证明，梁单元计算模型能满足多数梁桥的计算需要。板壳单元和实体单元模型，建模复杂，不便套现行规范进行检算，这两种单元在设计计算中采用较少，而更多的用于一些专项研究或特殊结构的分析。

梁单元模型常用的有平面单梁模型、空间单梁模型和梁格模型。互通中的预应力混凝土连续箱梁匝道桥，常用半径为50～150m，跨径不小于22m（更小的跨径做普通钢筋混凝土箱梁，设计施工更加方便，也可避免预应力弯梁桥的通病），受力具有明显的弯梁特点，不宜用平面单梁模型计算。因此，曲线箱梁通常用空间单梁模型或梁格模型进行计算。

3.2计算软件

常用曲线桥梁设计计算软件有CBD与MIDAS等。孙广华的CBD软件，作为专用弯梁计算软件，按梁格法计算，建模计算便捷。MIDAS是桥梁计算通用软件，可用来建空间单梁模型或梁格模型计算弯梁。

MIDAS建单梁模型时，应注意将恒载产生的扭矩换算成外荷载加到每个单元上。汽车活载按规范考虑离心力的作用。

4工程实例

4..1概况

厦安高速厦门互通A匝道桥，桥宽10.0m，单向2车道，位于R=110m、350m的圆曲线和缓和曲线上。A匝道桥上跨沈海高速、厦安高速与厦门互通C匝道，桥墩平面布置受被交道位置的制约，桥梁分联布孔为：2×(3×22)m+(35+42+35)m+(20+22+22)m+2×(4×22)m+(25+30+25)m，共七联，桥长564m。其中，第三联(35+42+35)m与第七联(25+30+25)m，上部采用预应力砼连续箱梁；其余各联单孔跨径均不大于22m，上构为普通钢筋砼连续箱梁。下部桥墩分别采用钢筋混凝土板式花瓶墩及圆截面独柱墩身，桥台为钢筋混凝土U型桥台和肋式桥台，墩、台基础均为钢筋混凝土钻孔桩。

A匝道桥第三联(35+42+35)m预应力砼连续箱梁，平面上位于R=110m的圆曲线，跨径较大，半径较小，结构受力曲线特征明显，本实例主要阐述该联的设计要点。

4.2结构尺寸拟定

(35+42+35)m预应力砼连续箱梁，R=110m，桥宽10.0m，采用单箱单室结构。箱梁高2.2m，箱梁顶宽9.8m（两侧各留10cm与防撞护栏现浇），底宽4.05m。箱梁翼缘板挑臂长2.0m，翼缘板端部厚18cm，与腹板交接处加厚到45cm。跨中顶底板厚25cm，腹板厚50；支点附近顶底板厚45cm，腹板厚70cm。在各支点处设置横梁，端支点处横梁厚120cm，中支点处横梁厚200cm。箱梁内每7m设置一道30cm厚的横隔板以加强曲线箱梁腹板协同受力，横隔板上设φ=80cm的圆形过人孔。

4.3上部结构计算

设计MIDAS进行计算。为提高主梁的横向抗扭性能，增强上部结构的抗倾覆稳定性，梁底支承方式采用抗扭支承。A匝道桥第三联(35+42+35)m桥梁宽度10m，宽跨比小于1/3，采用单梁模型是合理的。

由计算结果可见，该弯梁支座不设偏心（模型1），支座间距2.4m，在极端活载作用下，桥梁曲线内外侧支座反力相当悬殊，梁端内侧支座甚至出现140KN的负反力，对桥梁下构

MIDAS单梁模型示意图

产生很大偏载。全部支座向曲线外侧偏心20cm（模型2），桥梁曲线内外侧支座反力的差距有一定程度减小，说明设置支座偏心是改善弯梁支反力的有效措施。受梁底宽度的限制，兼顾墩梁连接的景观效果，支座偏心不宜过大。全部支座向曲线外侧偏心20cm，且曲线内外侧设置不对称的腹板束，即曲线内侧设置8束12-φs15.2腹板束，曲线外侧设置8束8-φs15.2腹板束（模型3），曲线内外侧支座反力的差距进一步减小。

本桥最终采用模型3，利用支座偏心与内强外弱腹板束来减小内外侧支反力差。

4.4其他构造措施

（1）采用抗扭支座，并适当拉开支座间距，以控制箱梁的扭转变形[2]。

（2）在支点处设置刚度较大的横隔梁，跨中箱内设置横隔板，减小因计算中忽略截面畸变与翘曲影响产生的误差[2] [3]。该桥端横隔梁厚度1.2m，中横隔梁厚2.0m，跨中横隔板厚30cm，中心间距7.0m。

（3）为防止腹板束张拉时侧向崩出力过大，控制单束钢束张拉力，并设置防崩钢筋[4]。该桥一道腹板内设8根腹板束，曲线内侧腹板为12-φs15.2钢束，外侧腹板为8-φs15.2钢束，水平向两束并排，钢束间混凝土厚度及钢束外侧混凝土净保护层厚度不小于10cm。侧向防崩钢筋按间距0.5m沿两排腹板束错开布置，并与腹板纵向筋绑扎牢靠。

（4）箱梁横梁底部设凸出的限位混凝土块，并在墩顶中心相应位置设凹槽，避免桥梁在长期使用过程中发生侧移[2]。

4.5工程进展

厦安高速厦门互通A匝道桥第3联于2010年完成施工，到发稿时，善未正式通车。

5结语

（1）采用空间梁单元模型模拟宽跨比合适的小半径预应力箱梁，能够正确反应结构主要受力特征，满足工程设计的精度要求。

（2）采用适当的支座偏心，不对称的腹板预应力，能有效减小箱梁内外侧支反力的差距。

（3）弯梁设计中，应根据弯梁的受力特点，采取必要的构造措施，以满足弯梁特殊的受力需要。

参考文献：

[1]孙广华. 曲线梁桥设计[M]. 北京：人民交通出版社，1995.

[2]陈伏立. 浦上大桥预应力混凝土连续箱梁的设计. 世界桥梁，2007年第3期.

[3]郭慧乾. 曲线箱梁桥力学分析与设计研究. 大连理工大学硕士学位论文，2004年6月.

[4]向锦波. 小半径曲线现浇连续箱梁预应力施工体会. 科技信息，2009年第33期.

预应力混凝土范文第6篇

意想不到的成就

刚到美国时，他只想着要当个小工程师，却没想到最后成了享誉国际的世界级建筑工程师。林同炎1912年生于福建福州市。1岁时随父母举家迁往北京，在北京汇文中学念书，成绩是全校第一名。14岁考取了唐山交通大学土木工程系（现西南交通大学前身）。他每试必冠，是校长茅以升、教授孙宝琦的得意门生。1931年，林同炎由在美国加州大学伯克利分校执教的胞兄林同济的资助，到该校工程研究院深造，获学士学位。他的毕业论文《力矩分配法》，轰动了美国建筑界。林同炎硕士毕业后曾一度留校任教。其间，他走出校门，到过旧金山、芝加哥、纽约、柏林、巴黎、伦敦等地，一路观看了许多展览和建筑，其中最使他感兴趣的就是各国的桥梁，他一一拍照，以备日后深入研究。

林氏所著工程文章共有百多件，都具其创新理论及独特建筑风格，在国内新近出版了《林氏文选》。他所著工程书籍共有三本问世（《预应力混凝土结构》《钢结构》及《房屋与桥梁系统》），都已译成欧、亚各文，风行世界。特别是1956年他完成的力作《预应力混凝土》一书，被公认为预应力学术界的权威著作，被美国土木工程学会评选为大学最好教科书之一，翻译成日、俄、西班牙等多种文字出版。他是“美国预应力的功勋人”，被尊称为“预应力混凝土先生”。他首创的“荷载平衡法”设计理论，成为预应力混凝土设计三大基础理论之一，被尊为现代建筑的一代宗师。

林同炎教授是第一个入选美国国家工程院的美籍华人，他也是中国科学院外籍院士，台湾“中央研究院院士”；他曾获得中、美及中国香港的名誉博士学位，他还被西南交通大学、同济大学和清华大学聘为名誉教授。

林同炎教授一生获得百余项奖状，其中美国土木工程学会1956年授予他惠灵顿奖状；1966年授予他贺瓦德金质奖章并于1970年将该学会的预应力混凝土奖状改称“林同炎奖”。1974年国际预应力协会颁发给他佛里西聂章。1999年被美国建筑工程界最权威杂志《工程新闻录》选为125年来最有贡献的人物。他又是美国土木工程学会设立的首届OPAL奖（杰出工程及工程师奖）四个杰出奖项中第一名设计类奖的得主。当然最高的奖状是在白宫由里根总统亲自颁发的美国国家科学奖状；全美顾问工程师最高奖状（此奖每年一人、曾颁发给过胡佛总统和艾森豪威尔总统），他是唯一获此奖的华裔。

力与美的结合

1954年，林同炎在美国创建了“预应力学会”和“林同炎国际公司”。“林同炎国际公司”在美国和世界各地设计、建造了百余座美轮美奂的桥梁及房屋建筑，举世闻名。他所设计的高楼大厦及各式桥梁（包括台湾原山、关渡、碧潭等桥），得奖不胜其数。他所建议的跨洲大桥有连接亚、美于白令海峡，以及贯通欧、非于直布罗陀海峡（此文章得到了国际桥梁及结构工程会的第一名奖），1977年，他精心设计了世界上第一座半面弧形的克拉巧起大桥，轰动全美，并荣获美国全国建筑设计比赛的第一名。

1972年12月23日，尼加拉瓜首都马拉瓜发生强烈地震，市中心511个街区成为一片废墟，惟独屹立着林同炎建造的一座18层，61米高，四筒相连的钢筋混凝土结构――美洲银行大厦。如今这座建筑被认为是抗风抗震设计的典范，因为它非常好地兼顾了地震和风对结构作用时的相互影响。他设计的莫斯康会议中心，被誉为是“结构计算的奇迹，也是视觉的奇迹。” 林同炎亲自接手的最后一项重大工程是为中国设计的南宁大桥，这个“不对称拱形桥”设计是迄今唯一的同类设计。

林同炎的设计有着常人无法比拟的大胆和创意，他深信：将现实条件和力学的美融合在一起，加之对结构前卫的认识使他能够做出前所未有的设计。正是基于对预应力混凝土结构这种近乎完美的理解，林同炎改变了建造领域的历史――使得高耸、优美的大跨结构能够从容面对荷载、地震、飓风的光顾。

伯克利教授Gerwick评论说：“林同炎一直试图通过他在技术和结构工程领域的努力将人类社会带往一片更加宽广的领域，他的激情正在激发着全世界工程师的创造性。”林同炎大胆构思了横跨直布罗陀海峡连接西班牙和摩洛哥长达9公里的跨海大桥，如果建成，这将是世界上最长的悬索桥。他曾经毫不留情地批评那些守旧、浪费、丑态百出的设计，勇敢地捍卫正确而美好的工程理念。由于他的影响，加州海达德到圣马特奥的大桥方案得以重新选择，美国桥梁界称这是“化腐朽为神奇”的转变。尽管林同炎将预应力技术发挥到了无与伦比的境界，但他从未抹杀过先人的创造。他多次告诉采访他的记者，他绝对不是预应力技术的创造者，真正的发明者是弗莱西奈。

故土情深

1979年，离开故土多时的林同炎首次回到中国，当看到滚滚黄浦江时，他向上海市政府提出开发浦东的构想。林同炎一回到美国的公司，第一句话就是“祖国来了任务”，随后便迫不及待地拟定了建桥计划，并7次修书向上海市政府描绘开发宏图。

林同炎提出的《开发浦东――建设现代化的大上海》计划的简明报告，引起上海市委市政府高度重视。在他的倡议下，浦东开发成为中国“十五计划”的一个重点项目，他也因此被上海市政府聘为外国顾问团总顾问。林同炎因此成为在海外提出开发浦东的第一人。

1992年夏，上海市领导邀请林同炎夫妇来沪参观浦东开况。当他看到浦东地面上已开始大规模的基础设施和高楼大厦建设时，看到建成及在建的南浦大桥、杨浦大桥时，他像孩子般地激动起来。有人问他：“您的这些贡献，得到多少报偿？ ”他说：“我是爱国的，对国家有好处的事我都要做。我的设计构思或建议得到采纳，对国家有好处，有效果，是我最大的愉快，也是对我最大的报偿。”

1998年4月2日，前国家主席复函，信中写道：“同炎先生长期关心和支持祖国的发展事业，我对此深表赞赏。在人类即将迈进21世纪的重要时刻，炎黄子孙肩负着振兴中华的重大责任。中华民族在五千年的历史长河里创造了灿烂的文明，也一定能够在新世纪中谱写更为灿烂的篇章。”

1982年起，林同炎陆续担任西南交通大学、清华大学、同济大学、上海交通大学、东南大学等院校荣誉教授。他在离开中国大陆多年之后首先访问母校，在峨眉西南交通大学作学术报告时，分别用陆游诗句“天机云锦用在我，剪裁妙处非刀尺”和王若虚诗句“文章自得方为贵，衣钵相传岂是真”来形容桥梁设计贵在创新、独出心裁、不落窠臼。西南交通大学百年校庆之际，84岁高龄的林同炎再次回到母校，因感慨母校的变化与发展，满含热泪，深情激动地说出了“母校万岁”四个字。学校学术交流中心有一个会议厅――“同炎厅”，就是由林同炎捐资设立的。

1993年，林同炎在北京科学会堂做题为“如何追求有创造性的桥梁和房屋设计”的学术报告：“要创造的第一个条件是先要思想解放，土木工程师的思想太拘束了，所以必须解放思想，才能有真正的创造......中国已经开始大规模的建设，不能照搬欧美的技术方法，我们必须做具有中国特色的土木工程......现代技术日新月异，你抄人家的时候，国外也在不断地前进。我们要赶上、要适应中国的具体环境，要继续前进，非有创造精神不可。”

2001年11月10日，在时任福建省省长时，为林同炎90大寿特发去贺函：“林同炎先生是国际知名的建筑学家，设计的桥梁遍布世界各地，在建筑学科研和实践方面取得了杰出成就，家乡人民为之深感骄傲。林同炎先生十分关心和支持家乡的建设，为福建的改革开放和现代化建设做出积极贡献，家乡人民是会牢记在心的。”

一代结构大师、美国加州大学伯克利分校终身教授林同炎先生，于2003年11月15日在其艾尔赛利度的家中去世，享年91岁，令华裔社区以至整个工程界都因为他的离去而感到惋惜。

全美顾问工程师最高奖状的贺词是这样评价他的：“林先生作为工程界的一位先驱者，具有高瞻远瞩的眼光，他的工程设计的创意与幽雅的造型，为后人提供了一份使全人类都获益的国际遗产，并使所有工程界人士都能分享到职业的荣誉感。”

历程评述：

预应力混凝土范文第7篇

【关键词】： 预应力混凝土连续梁 施工技术

中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：

一、预埋孔道的施工控制

在预应力施工中，其孔道预埋、预应力筋穿束、张拉及压浆是关键，同时也存在一些问题，经现场论证，可以采取必要的预控方法，予以消除。

预应力钢束的孔道位置、孔道是否畅通、钢绞线是否绞缠是预应力质量控制的关键。孔道位置准确与否直接关系到实际施工中的预应力是否与设计的预应力相符，对结构安全及使用寿命均有影响。

孔道过大会导致多根钢绞线绞缠在一起，使各根钢绞线受力不均匀，摩阻损失变大。预埋锚下垫板时，其角度错误、垫板后振捣不到位、锚头处内部构件不全或安装错误（如弹簧筋、钢筋网片、防崩钢筋等），是锚头处拉爆的直接原因，施工中必须做好预控工作。

二、预埋孔道（波纹管）

预应力混凝土连续梁桥，预埋孔道一般采用镀锌波纹管，其直径的选用由钢铰线根数确定，接头管一般采用大1号的同型波纹管，长度一般为20～30 cm。接头处用胶带封裹严密以防接缝处漏浆，端部应延伸至与锚下垫板的外侧洞口平齐，以避免浇注时，混凝土从孔口倒流进波纹管。

波纹管安装，要根据设计的孔道走向，按40～60 cm设置一道定位筋，波纹管就位后，检查波纹管的密封性并检查波纹管与托架绑扎是否固定，以防混凝土浇筑过程中，波纹管出现上浮或移位现象。为防止混凝土浇筑时管道的破裂，可采取在波纹管内穿内径稍小的硬性衬管（PVC类）的措施来预控。

三、预应力束的制作与安装

3.1预应力束的制作

钢铰线进场时，经抽检送验合格后方可使用。钢铰线束的下料长度要综合考虑设计的孔道长度、锚夹具厚度、工具锚厚度、千斤顶长度、长度富余量、安装穿束器等。切断时必需采用砂轮切割机，切口要平齐、丝头不散，严禁电（气）焊切割。

3.2穿束方法

钢绞线穿束可分为整束穿和单根穿，连续梁钢绞线束一般采用整束穿，穿束工作一般由人工和卷扬机相互配合完成。直线束、短束一般采用人穿束；对于特长束、特重束、曲线束一般采用卷扬机。一般先用单根钢丝穿入波纹管，然后通过钢丝将卷扬机钢丝绳拖入波纹管。穿入速度一般控制在5～10 m／min。在预应力钢材布置完后，必须做好电（气）焊等用电设备的使用防护工作，防止电弧或火花造成预应力钢材强度变低。

四、张拉控制

张拉时，张拉应力是否达到设计规定值直接影响预应力效果。由于实际的管道摩阻、锚口及喇叭口摩阻与设计并不完全相符，可根据摩阻试验得到相关系数计算调整张拉力。但预应力值超过设计值过多时，其抗裂度随之升高，致使预应力筋在承受使用荷载时处于过高的应力状态，时间一长很容易产生应力裂纹，严重危害结构的使用安全。

4.1张拉前机具的检查及校验

张拉前需保证油泵油量充足，保持千斤顶与油泵以及高压油管两端连接器的清洁无杂物，确认千斤顶及油泵无漏油现象。由于张拉装置存在内摩擦，压力表显示的张拉力值与设计值必然会存在误差，因此千斤顶及压力表在使用前需要进行配套标定。张拉要用精密压力表（精度0.4级），检定周期为每周一次，千斤顶检定周期不得超过一个月且不超过200次张拉作业。

4.2孔道摩阻系数的实测

预应力筋的设计张拉控制力一般指的是锚下控制力，它包括了预计的预应力损失值，但不包括锚头摩阻损失。因此在进行预应力张拉施工时，实际张拉控制应力必须加上锚头摩阻损失。针对锚头及孔道的摩阻损失应请具有资质的检测方检测。当实测的孔道摩阻系数与设计摩阻系数存在偏差时，应及时与监理及设计单位联系，以便调整张拉应力及相应的设计伸长量。

43张拉过程的控制

张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值做校核进行“双控”。张拉时预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的允许偏差为±6%。预应力筋张拉顺序要严格按照设计要求进行，当设计无具体要求时，应按规范给出的先纵向、再竖向、后横向的顺序进行预应力的张拉，且保证竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉不大于三个悬浇梁段。

张拉施工要满足混凝土的强度和龄期要求，防止混凝土初始弹性模量不足，引起桥梁内部应力增大。

张拉过程中可能出现断丝、滑丝现象，分析原因，主要有：施工中存在焊渣等其他灼伤、碰伤钢绞线；钢绞线自身质量问题；张拉力大于设计；夹片质量问题；摩阻力太大；限位板不配套等。这些问题，施工中要采取相应的保护措施，以防止钢绞线的损伤。尤其要做好材料进场抽检工作、油泵压力表的检测工作和限位板配套。当断丝和滑丝数不超过规定值时，可采用超张拉方式补足应力，超过规定值则需卸锚，更换钢束，重新张拉。

为防止张拉后工作夹片回缩至工作锚孔里，施工时要做到钢绞线于工具锚处平顺、工作夹片齐头的同时保证工作夹片与工作锚配套。

张拉时实测伸长值与理论伸长值差值误差大于±6%时应停止施工分析原因，原因主要从以下几个方面入手：计算误差或错误；伸长值偏大（主要与断丝、锚固端锚具安装松弛、钢绞线松弛程度有关）；伸长值偏小（主要与限位板限位量过大和钢绞线松弛程度有关）。

五、孔道压浆

孔道压浆分真空压浆法和常规压浆法两种方法。孔道压浆属于隐蔽工程，其质量缺陷无法直观发现，因此孔道压浆的质量保证，是连续梁施工工艺的施工控制难点。

5.1、主要存在的问题

后张法预应力混凝土结构压浆常见的质量问题有：孔道内水泥浆强度不够；压浆困难甚至无法正常压浆；孔道漏浆或跑浆。

5.2、缺陷成因及防止措施

强度不够主要是因为压浆液水灰比过大、水泥质量出现结块、拌和能力差搅拌时间不足造成（过度搅拌会导致水泥浆离析，泌水率变大，影响压浆质量）。

预防措施有：制浆用的原材料（水泥等）要合格，不存在结块现象；所用的其他原材料（如外加剂等）必须符合规定，禁用变质的材料；拌合必须使用强制性搅拌机，严格控制搅拌时间避免搅拌时间过长影响水泥浆的质量。

5.3、孔道无法正常压浆，对于后穿钢绞线施工的桥梁来说，一般是由于水泥浆数量准备不足和机械设备发生故障、无备用设备造成的。

防治方法：水泥浆用量要综合考虑到排气口、泌水管、出浆口等损耗；平时注意机械设备保养维护，现场有备用设备；一旦中断压浆，立即更换压浆口，在另一个压浆口内注入整个孔道的水泥浆量，以便把第一个压浆口灌入的水泥浆和两次灌浆之间的气体完全排出孔道，确保压浆密实。

5.4、漏浆的成因主要有以下三个方面：出浆管和管道之间的接口（压浆阀）没有处理好；排气管和波纹管之间的接口或压浆阀没有密封好；两波纹管之间的接头没有密封好。

预防措施有：对排气孔和波纹管之间的连接要在波纹管上开洞并用海绵和压板覆盖，固定后将其引至混凝土面以上50cm左右；对波纹管之间的接头，适当加大接头长度两端用防水胶带密封；对压浆管和出浆管与波纹管的接缝之间使用防水胶带进行密封；浇筑时避免振捣棒碰撞波纹管。

六、结束语

目前，预应力混凝土连续梁桥得到广泛推广。为了确保施工及营运安全、使成桥后的结构线形及应力达到设计要求，通过研究桥梁的施工中的控制技术来建立一套完善的控制理论是很有必要的。笔者只能根据施工遇到的一些常见问题，结合自己的实践经验，进行粗略总结，旨在指导下一步施工。

参考文献：

1. 铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南 TZ_324-2010

2. 杨宗放.现代预应力工程施工(第2版).中国建筑工业出版社.2008

预应力混凝土范文第8篇

关键词：预应力等值线轴向应力

Pick to: using finite element software ANSYS to large post-tensioned binderless prestressed concrete structure due to structural total number of plies of the same in different position prestressed reinforcement effect of effective stress were studied, and get some important conclusions, for prestressed concrete structure drawing construction provides important theoretical basis.

Keywords: prestressed isoline axial stress

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

预应力筋的张拉是预应力施工中的关键环节,预应力筋的张拉涉及到预应力筋的张拉顺序、预应力筋伸长值、预应力的锚固损失、孔道摩擦损失、应力松弛损失、混凝土弹性压缩损失、混凝土收缩徐变损失以及温度影响，是一个复杂的非线性的力的传递、分配过程。预应力筋张拉力的大小，直接影响到预应力的效果。张拉力越高，建立的预应力值越大，构件的抗裂性也越好，但预应力筋在使用过程中经常处于过高应力状态下，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，往往在破坏前无明显警告，这是危险的。另外，如果张拉力过大，造成构件反拱过大或预拉区出现裂缝，也是不利的。反之，张拉阶段预应力损失越大，建立的预应力值越低，构件可能过早出现裂缝，也是不安全的。

预应力张拉精度是决定预应力结构安全与正常运营的首要条件，一旦预应力张拉精度失控，轻则会引起结构出现锚固端的纵向裂纹、反拱过大，重则会引起结构出现横向裂缝、预应力筋拉断等事故，因预应力张拉精度失控而造成预应力结构失效、破坏及生命财产巨大损失的事故时有发生。

一、研究内容及数值计算

本文以结构总层数分别为一层、二层及三层的单跨预应力混凝土结构为例，对一层顶梁均采用直线预应力筋布置，并采取相同的张拉力，忽略环境温度变化的影响，对因结构总层数不同而对一层顶预应力混凝土梁中预应力筋有效应力的影响进行了研究。

本文预应力砼梁横截面尺寸均为400mm×800mm，长11.15m，预应力筋采用工程上常用的φ15的钢绞线，张拉控制力为150KN，预应力钢绞线距预应力砼梁底72.5mm，结构跨度为10.32m，底层层高为4.2m，第二、三层层高均为3.6m。

计算结果采用应力等值线图表示，应力等值线图给出了预应力钢绞线张拉锚固后的应力沿预应力筋纵、横两个方向的分布情况。

（一）结构层数为一层，且一层顶梁采用无粘结预应力时的数值计算

在预应力钢绞线左端建立预拉单元，并在预拉单元上施加150KN的预拉力来模拟单根预应力砼梁左端张拉并锚固的工作状态。预应力钢绞线与孔道的上下边缘采用两对重合的线，以模拟预应力钢绞线与孔道间无粘结零距离接触。将梁两端预应力筋孔道上、下边缘的节点进行y方向位移耦合，此外，为模拟钢绞线的锚固状态，在预应力砼梁两端将钢绞线的上、下边缘与对应孔道的上、下边缘分别进行x、y方向位移耦合。左柱截面为850mm×850mm，右柱截面为800mm×800mm，柱子的高度为4.2m。柱子底端边界条件为固端。建立有限元计算模型见图1，钢绞线轴向应力sx的等值线见图2。

图1 有限元计算模型图2 钢绞线应力sx的等值线

（二）结构层数为二层，且一层顶梁采用无粘结预应力时的数值计算

两层预应力混凝土结构中预应力混凝土梁与柱有限元计算模型的建立方法同一层预应力混凝土结构，不同之处是二层的柱高为3.6m。有限元计算模型见图3，钢绞线轴向应力sx的等值线见图4。

图4 钢绞线应力sx的等值线图3有限元计算模型

对比分析图2与图4，得：忽略环境温度变化的影响，对结构总层数为一层和二层的预应力混凝土结构底层预应力混凝土梁施加相同的张拉控制力并锚固后，结构总层数为二层的预应力混凝土结构底层梁钢绞线应力与结构总层数为一层的预应力混凝土结构顶层梁钢绞线应力相比，预应力钢绞线的应力sx的分布规律无明显变化，但预应力钢绞线应力sx的最大值将增大约（0.129-0.118）/0.118×100%=9.3%。

（三）结构层数为三层，且一层顶梁采用无粘结预应力时的数值计算

三层预应力混凝土结构中，底层预应力混凝土梁、柱有限元模型建立方法同二层预应力混凝土结构，第三层柱的高度为3.6m。有限元计算模型见图5。钢绞线轴向应力sx的等值线见图6。

图6 钢绞线应力sx的等值线 图5 有限元计算模型

对比图2与图6，得：忽略环境温度变化的影响时，在相同的张拉控制力下，结构总层数为三层的预应力砼结构底层梁钢绞线的有效预应力与结构总层数为一层的结构顶层梁钢绞线有效预应力相比，预应力钢绞线应力sx的分布规律无明显变化，但预应力钢铰线应力sx的最大值增大约9.3%。

对比图4与图6，忽略环境温度变化的影响时，在相同的张拉控制力下，结构总层数为三层与结构总层数为二层的预应力结构底层梁钢绞线的有效预应力sx基本相同。

二、结束语

梁、柱截面尺寸及混凝土强度均相同而结构总层数不同的预应力混凝土结构，忽略环境温度变化的影响时，对同一位置的梁采用相同的预应力筋布置，且采用相同的张拉控制力进行张拉锚固，因预应力混凝土梁周边结构对该梁的约束程度不同，而在该预应力混凝土梁钢绞线中建立的有效预应力值差别较大，甚至达9%以上。

参考文献：

[1]杜拱辰，现代预应力混凝土结构.北京：中国建筑工业出版社,1988.

[2]杜拱辰，预应力工程实例应用手册.北京：中国建材工业出版社，1996.

[3]Lin T. Y., Burns N. H., Design of Prestressed Concrete Structure, 3rd Ed.. New York: John Wiley & Sons, 1981.

[4]华东预应力中心编，无粘结预应力混凝土的设计与施工.北京：光明日报出版社，1989.

预应力混凝土范文第9篇

关键词：混凝土预应力混凝土路面

Abstract: prestressed cement concrete pavement has high strength, juncture, do not appear less diseases and design the advantages of long life. In order to reduce the cost, continuous construction, and puts forward a two-way prestress inclined method of cement concrete pavement in the new concept.

Keywords: concrete prestressed concrete pavement

中图分类号： U416.216+.1 文献标识码：A 文章编号：

虽然预应力的原理被广泛地应用于建筑、桥梁等领域，但在道路上的应用却刚刚兴起,混凝土的主要特性就是抗压强度远大于抗拉强度,预应力混凝土路面就是充分利用这一特性，事先在工作截面上施加压应力，以提高它的抗弯拉强度，提高承受荷载能力。普通混凝土路面投入运营一段时间后由于路面配筋少易产生裂缝、沉陷、严重破碎板、板角断裂、拱起、唧泥等病害，使路面使用性能下降，影响行车舒适性，因此很有必要对传统混凝土路面进行结构和技术的革新。由于预应力混凝土路面具有很多传统的混凝土路面无法比拟的优点，加之近代预应力技术有了新的发展，为改善传统路面的不足，适应交通运输的发展，有必要开展预应力混凝土路面的研究工作。

根据国外的设计经验，结合中国现行规范，建议预应力路面的设计标准为：以使用年限末期混凝土板出现疲劳开裂为临界状态，采用国外与国内相结合的方法进行设计。

合理的预应力路面设计应妥善地考虑下列因素：①路面使用年限和使用特征；②交通量和交通组成；③临界荷位；④混凝土强度与疲劳破坏；⑤土基和基层，即地基刚度和基层顶面摩阻系数；⑥荷载应力计算方法；⑦预应力路面接缝设计；⑧板端锚固区的设计；⑨预应力损失的计算；⑩排水设计。

预应力路面的结构构造和组合设计

预应力混凝土路面下路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支撑，路基填料的选择与路基施工工艺要求可同普通混凝土路面一致，应符合公路路基施工技术规范的有关要求。

与普通混凝土路面不同，预应力混凝土路面因其板长长，为防止过多的预应力损失和板底的不利约束，需对基层顶面进行处理，采用加铺滑动层来减小摩擦系数。

推荐设计程序：

(1)收集交通资料，根据普通混凝土路面设计参数的确定方法，计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne，确定基层顶面的综合回弹模量Es、地基反应模量K及基层顶面的摩擦系数μ，确定混凝土的设计强度fcm和混凝土面板的最大温度梯度计算值Tg。

(2)预应力路面一般采用矩形，最合适的板长一般为90～210 m，过长需足够大的预应力克服板底摩擦阻力和预应力损失；过短则需较多的接缝和张拉点。根据当地环境状况选择适当的板长。气候干燥炎热的地方，建议取小值。结合路面的交通量和预应力筋所需的最小保护层，假定一个初始板厚。一般地，对于公路来说，预应力路面板厚应略大于相应素混凝土路面的0.65倍；对于机场而言，应是0.6倍。对于中国公路而言，考虑到运输繁忙和超载现象严重，建议预应力路面的板厚取相应素混凝土路面板厚的0.7～0.75倍。

接缝设计

预应力混凝土路面的接缝设计应遵循以下原则：①接缝必须能容许板端发生位移，能够不被压坏；②交通荷载不会使接缝产生过大的挠度的应力；③接缝材料必须耐磨、抗疲劳和防腐；④接缝应密封防止水和不可压缩的杂物进入；⑤损坏部分的修补应当方便易行；⑥接缝的施工程序应与预应力的张拉方法相协调；⑦接缝的建造费用应尽量低。

一般在板端接缝下设置钢筋混凝土枕梁，以提供接缝处较强的地基和路面的连续性。因预应力路面对接缝的要求较高，接缝的形式选择可参照桥梁中的伸缩缝。

预应力路面板端部锚固区设计

锚固区设计时既要保证在张拉钢筋时锚具下锚固区的混凝土不开裂和不产生过大的变形，又要求计算锚具下所需配置的间接钢筋须满足局部受压承载力的要求。

钢筋种类 后张预应力

碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75 fptk

冷拔低碳钢丝、热处理钢筋 0.7 fptk

冷拉钢筋 0.9 fpyk

纵向预应力筋设计

根据设计原理，可计算该路段所需最小的预应力。取强度安全系数为1.2，则混凝土的容许弯拉应力ft=4.17 MPa，温度应力fΔT=3.18 MPa，路基摩阻引起的应力fF=0.96 MPa，荷载应力fL=1.89 MPa。混凝土所需最小预压应力fp=fΔT+fF+fL-ft=1.86 MPa。

对于在一般气候环境下使用的预应力混凝土结构采用后张法预应力总损失为20%。采用后张拉，张拉的控制应力为σcon=0.75×Rby=1 395 MPa。

考虑混凝土板内部的预应力损失后，有效预应力为fs=0.8×1 395=1 116 MPa

横向配筋设计

不设横向预应力，仅配置足够的钢筋，其配筋设计参考连续配筋混凝土路面的配筋设计。

采用φ12的Ⅱ级螺纹钢筋为横向钢筋，间距为50 cm。

板的端部设计

(1)为防止板在端部发生局部承压破坏，因此，在板端设置由间距20 cm的φ10钢筋组成的6m×（3.75n-0.1）（n为半幅车道数）m的双层双向钢筋网。另外，在板端(包括伸缩缝)处设置有2 m×（3.75n）m的钢筋混凝土枕梁，以加固基层，防止板端和接缝处发生破坏。

(2)对于100 m长的预应力混凝土路面，伸缩缝的设计就显得非常重要。由于板底设置了滑动层，其摩擦系数较小(μ=0.8)，又因其板很长，所以季节性温度变化将引起板端较大的位移。假定预应力对温度引起的位移影响可忽略，按照素混凝土板较小初步计算，在年温差最大(与路面合拢温度T=20℃相比)ΔT=40℃时，板端位移可计算如下：滑动区长度，取L=50 m,则Δ=19.2 mm；经综合比较，采用GQF-C-80型伸缩缝(伸缩范围为14～94 mm)足以满足要求。

(3)预应力混凝土路面与普通混凝土路面之间设置4 m×（3.75n）m的后浇带(包括后浇混凝土封锚、伸缩缝的预留位置、后浇混凝土路面)，以便有充分的空间放置预应力筋的张拉设备。预应力混凝土路面与伸缩缝、伸缩缝与后浇混凝土路面之间均应设置连接钢筋，从而使伸缩缝能正常工作。

预应力混凝土范文第10篇

关键词:预应力混凝土；研究；发展

中图分类号：TU528.571 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

随着人民生活水平的不断提高，要求建筑业提供舒适的、明快的空间和灵活多变的平面组合，以满足生活和工作的多种需要；人们总想在有限制的建筑面积和空间内获得最好的使用功能和最佳的投资回报。普通混凝土框架结构由于跨度小，柱网密，往往无法满足多种功能的需要。预应力混凝土正以其跨度大、自重轻、节约建筑材料、节省建筑层高、改善建筑与结构功能等突出的优点，迎合了近代建筑结构的发展趋势，该技术的快速发展和应用，解决了工程中的许多难题，其综合经济效益和社会效益十分显著。

2 预应力混凝土

预应力混凝土结构：在结构受外荷载之前，先对混凝土预加应力，人为的事先对结构造成一种应力状态，使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。

预应力的基本原理是，在结构承受外荷载之前，在其可能开裂的部位，预先认为地施加预应力，以抵消或减少外荷载产生的拉应力，使构件在正常使用下不会开裂，或裂缝开得较晚，开展宽度较小。为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土。

根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类：①全预应力混凝土，在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件，属严格要求不出现裂缝的构件,和严格控制预应力构件的截面尺寸和预应力梁的挠度。②部分预应力混凝土，允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，属允许出现裂缝的构件。③无粘结预应力钢筋，将预应力钢筋的外表面涂以沥清，油脂或其他防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带,塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。

2.1预应力混凝土的优点

2.1.1 抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。

2.1.2 节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。

2.1.3 提高构件的抗剪能力。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将部分地抵消剪力。

2.1.4 提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。

2.1.5 提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。

2.2预应力混凝土的缺点

2.2.1 工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。

2.2.2 需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。

2.2.3 预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。

2.3预应力混凝土构件的制作方法有先张法和后张法。

2.3.1 先张法。在混凝土灌注之前,先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应力,并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安装模板、构造钢筋和零件,然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后,放松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。先张法以采用长的台座较为有利,最长有用到一百多米的,因此有时也称作长线法。

2.3.2 后张法。先灌注构件,然后在构件上直接施加预应力的方法。一般做法多是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件,然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端,预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙必须用水泥浆灌实。水泥浆除起防腐作用外,也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。为了方便施工,有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油纸包裹的无粘结后张预应力筋。

3 预应力混凝土的研究与发展

预应力混凝土是采用强度比普通钢材高五、六倍的新材料，它在设计、生产和施工上，确有其特殊性和复杂性，非一般建筑设计施工单位所能胜任。北美的PC是从学习西欧起步的，时间大约晚5一10年。1950年Walnut Lane桥的建成、是美国起步的突破口，它引起了美、加两国工程界极大重视和兴趣1 1949年美国Pottstown市的Baskin预制厂首先开发成功7股钢绞线，并用于长线台座生产，1952年Colorado预制厂研制成功先张混凝土双T板并取得专利。上述工艺与产品，为预制工业化和大批量生产提供了可行性。于是北美各大城市，新创立的预制厂，如雨后春笋，十年之内就设厂200多家，使北美成为1950年代全球PC发展最快的地区。不仅奠定了产品工业化生产的基础，还为日后的持续发展创造了条件，使北美的发展长期处于世界领先地位！

过去的50年，美国的预应力混凝土工业取得巨大的成就，从无到有，迄今已成为年营业额数十亿美元的工业。在全美各地，到处都可以看到从低层到高层的PC结构，能见到你想象得到的和想象不到的各式各样的应用。现在，建筑装饰用的外墙板、政府投资新的桥梁70％都是Pc的，多层停车楼极大部分都是PC的，这些结构都在良好的耐久性。近年来预制混凝土的质量又有很大的提高，建筑师与工程师们都认识到这是一咱可以选用的优良材料。这许多成功的应用都应归功于PCI协会的期刊、知识库、各种技术帮助和支援，以及工厂资质证书管理制度等工作。由于预应力混凝土应用的广泛性和灵活性，它的前途一片光明！

4 结语

随着我国经济的发展,预应力混凝土结构的应用范围将更加广阔,因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相比,我们预应力混凝土工程的研究相对落后。设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司,承担重大预应力混凝土工程,担负新技术开发研究,并做好与设计和施工之间的联系,以提高我国的预应力技术水平。

参考文献：

[1] 杨南方等．混凝土结构施工实用手册．中国建筑工业出版社．2001

[2] 万钧.关于建筑施工技术管理探讨.城市建设理论研究(电子版),2011.

[3] 预应力混凝土结构；程东辉, 薛志成编著；中国计量出版社, 2010 [5]

[4] 国外预应力混凝土的发展和应用；杜拱辰编著；中国建筑工业出版社, 1982