預應力混凝土范文
時間：2023-03-16 00:37:30
導語：如何才能寫好一篇預應力混凝土，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)006-024-01
1872年加利福尼亞工程師杰克遜，通過桿系有單獨的砌塊建造梁和拱而獲得了專利，后來一段時間，由于沒有可利用的高強鋼材來克服預應力的損失，使此項研究發(fā)展緩慢，后來阿蘭克蘇認識到了混凝土收縮徐變對預應力損失的影響，他提出：對無粘結鋼筋進行連續(xù)后張，會彌補由于收縮徐變使鋼筋縮短而造成的鋼筋內部的時變應力的損失，在20年代早期，Hewer發(fā)展了環(huán)預應力理論：通過使用松緊螺旋鈕，使水平鋼筋沿混凝土容器的器壁產生緊縮應力，從而防止容器透水，后來，在容器和管道上采用環(huán)預應力的方法在美國取得了長足的進步。隨后經過Freyssinet和Abeles等人的改進就有了現在的預應力混凝土。
1 基本原理
鋼筋混凝土構件雖然已廣泛運用于各種工程結構，但他仍存在一些缺點，例如混凝土的極限抗拉應變很小，一般只有0.0001～0.00015左右，而鋼筋的彈性模量為：2.06×105N／mm2，因此當鋼筋中的應力為20～30Mpa時混凝土就已經開裂。根據規(guī)范規(guī)定一般混凝土的裂縫寬度不得大于0.2～0.3mm，與此相應的鋼筋拉應力約為100～300Mpa。這就是說，在鋼筋混凝土結構中鋼筋應力最高也不過300Mpa無法再提高，使用更高強度的鋼筋是無法發(fā)揮作用的，相應的也無法使用高強度混凝土。
由于裂縫的產生，使構件的剛度降低。若要滿足裂縫控制的要求，則需要加大構件的截面尺寸或增加鋼筋用量，這將導致結構自重或用鋼量過大，很難用于大跨度結構。
為解決這一矛盾，人們設想對在荷載作用下的受拉區(qū)混凝土預先施加一定的壓力，使其能夠部分或全部抵消有荷載產生的拉應力，從而使混凝土避免開裂。這實際上是利用混凝土較高的抗壓能力來彌補其抗拉能力的不足。
2 制作方法淺析
混凝土抗拉能力僅為抗壓能力的8％～14％，由于抗拉強度低，撓曲裂縫會在受荷載早期就會產生，為了減小或防止裂縫的開展，可以沿著結構構件的縱向施加一個軸心或偏心荷載。此荷載可消除或大大減小使用荷載在跨中和支座臨界面所產生的拉應力，從而控制了裂縫的開展，也提高了截面的抗彎，抗剪和抗扭能力。這樣當所有的荷載都施加于結構上時，截面仍會處于彈性狀態(tài)，使幾乎全截面混凝土上的抗壓能力都能得到充分利用。這種沿縱向施加的力稱為預應力。
目前制作預應力混凝土的常用方法有兩種。先張法：先在臺座上張拉預應力筋，并將他臨時錨固在臺座上，然后假設模板，綁扎普通鋼筋骨架，澆筑構件混凝土。待混凝土達到要求的強度后，切斷或放松預應力鋼筋。此時鋼筋試圖回縮，但由于鋼筋與混凝土之間已經黏結在一起，因此鋼筋的回縮力就通過這種黏結力傳給混凝土，使其獲得預應力。這種方法主要是靠黏結力錨固，不需要專門的錨具。其錨固原理是，當預應力筋受到張拉時，由于泊松效應，截面縮小。當切斷或放松預應力筋時，端部應力為零，鋼筋恢復其原來截面，在構件端部以內，鋼筋的回縮受到周圍混凝土的阻攔，造成徑向壓應力，并在鋼筋和混凝土間產生黏結力，通過黏結應力使混凝土受到預壓力。但是這種預壓力的傳遞從構件端部向內要經過一段傳遞長度才能完成。后張法：先澆筑構件混凝土，并在其中預留穿束孔道，待混凝土結硬后，將筋束穿入預留孔道內，安裝錨具，將千斤頂支撐于混凝土構件端部，張拉筋束，使構件也同時受到壓縮。待張拉達到控制拉力后，即用錨具將筋束錨固于混凝土構件上，是混凝土獲得并保持其壓應力。最后，在預留孔道內壓注水泥漿，以保護筋束不致銹蝕，并使筋束與混凝土黏結成為整體。故稱為有黏結預應力混凝土。
3 制作時所遇問題處理及制作要點
(1)張拉時嚴格按照設計要求和有關規(guī)范執(zhí)行，張拉采用雙控，即應力控制和伸長量控制。
(2)施工中如因千斤頂工具式夾片磨損造成夾持不緊，出現滑絲，處理方法為壓力機立即回油，更換工具式夾片，檢查錨具錐孔與夾片間是否有雜物，清除錨墊板喇叭口內混凝土。再從新張拉，如果仍有滑絲現象，則應對鋼絞線，錨具進行從新檢測，對千斤項油壓表進行從新標定，確保今后萬無一失。
(3)制作預應力混凝土時，若條件允許可反復多次張拉并持荷一段時間，這樣可以克服摩擦力過大的影響。(如由于漏漿，造成鋼絞線與混凝土握裹，引起摩擦力過大等。)
(4)由于孔道摩阻而常常使伸長量縮小，這時應在開始張拉時吧鋼絞線拉到5.0Mpa，再回油至油壓表讀數為零，然后分級張拉，并按規(guī)范進行超張拉，這樣得出的張拉伸長值就滿足設計要求。
(5)張拉過程中隨時注意梁的上拱度和梁的側向變形，避免梁體變形過大而產生裂紋，并及時觀測各項數據，以便今后設計施工時作參考。
4 小結
目前預應力混凝土得到充分發(fā)展，但其仍然存在一些缺陷如：工藝復雜，對設備要求高，費用較大等，這需要我們不斷研究，想出新方法(因地制宜，合理設計，妥善安排等)，來使預應力混凝土更加完美的與各種工程相適應。
參考文獻：
[1]李喬，混凝土結構設計原理[M]，北京：中國鐵道出版社，2010
篇2
【關鍵詞】組合箱梁質量缺陷防治
中圖分類號：TU528.571 文獻標識碼：A
預應力混凝土砼組合箱梁這種結構形式由于其結構輕盈、建筑高度小，配筋少等優(yōu)點，在國內道路中普遍使用，但這種結構橋型在施工中存在一些質量通病或質量缺陷，應引起重視。本文結合枚皋路跨京杭大運河橋30m箱粱施工過程中出現的一些質量通病或質量缺陷，淺談防治措施及建議。
1、預應力混凝土砼組合箱梁預制、安裝
1.1箱梁底板與腹板交接處發(fā)生漏漿、不密實，出現孔洞、冷縫、水波紋等現象。這種缺陷形成的原因，除了設計上鋼筋間距、保護層過小外，從施工質量控制角度看主要是：施工工藝不完善，粗骨料級配、粒徑選擇不合理，粗骨料偏大。在底層波紋管上緣，粗骨料易堆積在一起，而為了保證梁體密實性，必然要加強腹板波紋管下混凝土振搗，有時就可能造成振搗過度，在波紋管下緣形成一層砂漿層，從外觀上看，梁體在腹板局部出現不密實或沿底層波紋管方向出現一層水波紋。
防治措施：
采用底板、腹板、頂板全斷面斜向循環(huán)漸進澆筑工藝，基本同步澆筑，振搗腹板波紋管以下混凝土要嚴格控制粗骨料粒徑、施工時塌落度，必要時對粗骨料進行過篩。
1.2預應力箱梁張拉后反拱度過大，影響橋面系施工。在橋面系施工中，經常發(fā)現反拱度偏大，特別是組合箱梁邊梁有時反拱度甚至達到4～5cm，導致橋面系施工困難。這主要是因為：①邊梁與中梁相比，預應力筋較多，而且邊梁不存在負彎矩張拉。②組合箱梁正彎矩張拉時，由于齡期等原因，彈性模量未達到設計強度的85％以上，引起張拉后跨中反拱過大。③儲梁期過長，從正彎矩張拉結束到負彎矩張拉時間間隔太長，甚至超過60天。常常引起橋面鋪裝層開裂，此后帶來橋面水毀等質量問題。
防治措施：
①注意控制張拉時混凝土彈性模量。②嚴格控制箱梁混凝土施工配合比。③及時張拉、出坑，減少存梁期，及時安裝，并進行濕接頭、濕接縫施工。
1.3箱梁翼板、張拉孔未嚴格按施工圖紙及規(guī)范要求預埋環(huán)形鋼筋、縱向受力鋼筋，少筋、錯筋現象經常發(fā)生，澆濕接縫、張拉孔混凝土時，未嚴格按施工縫處理，即扳正、焊接頂板預留鋼筋，老混凝土面鑿毛，新澆混凝土前須灑水潤濕。濕接縫、張拉孔等處混凝土粘結強度差，不能保證箱梁間混凝土受力的連續(xù)性，直接影響橋梁總體安全。
防治措施：
①加強檢查，張拉孔(特別是大的張拉孔)預埋筋千萬不能少埋，梁預制成型后及時鑿出扳正。②濕接縫施工時，頂板環(huán)形錨筋要對齊焊接。③封閉張拉孔及濕接縫施工時要專人跟班檢查其鑿毛程度、鋼筋焊接質量、搭接長度，混凝土澆筑時要嚴格按施工縫處理，灑水潤濕。
1.4組合箱梁安裝不能保證每片梁下4個臨時支座或永久支座均勻受力。由于組合箱梁支座頂面難以保證完全在一個平面上，有時即使在一個平面上，也有可能因梁底不平造成受力不均，特別是端跨梁因永久支座與橡膠支座變形不一樣，更易造成受力不均，甚至脫空，直接影響以后橋梁使用。
防治措施：
①定期檢測梁底模板支座處平整度，控制在1m以下。②嚴格控制臨時支座頂面高程，發(fā)現誤差及時調整。③臨時支座設計時要考慮施工期間臨時荷載作用，并進行超載預壓，使用前密封保存。
1.5一聯內濕接頭、濕接縫施工順序沒有按設計要求對稱施工。這主要是由于施工安排不當、工期過長造成的。按照設計要求，一般一聯內組合箱梁完成體系轉換時，施工順序要求從聯端向中間對稱施工，而在實際施工中有時受工期制約，往往按安裝順序施工濕接頭，這樣由于施工方法的改變，組合箱梁從簡支變?yōu)檫B續(xù)時，梁長收縮、溫度應力均與設計時考慮有差異。
防治措施：
如果不能做到一聯內濕接頭對稱施工，一聯內負彎矩分兩次張拉，張拉負彎矩時，相鄰墩濕接頭混凝土均已澆筑，張拉時先張拉短束，待一聯內濕接頭混凝土均澆筑完成后再張拉長束，完成體系轉換。
2、預應力張拉與壓漿
2.1施加預應力張拉時應力大小控制不準，實測延伸量與理論計算延伸量超出規(guī)范要求的±6％。其主要原因：①油表讀數不夠精確。目前，一般油表讀數至多精確至1Mpa?1Mpa以下讀數均只能估讀，而且持荷時油表指針往往來回擺動。②千斤頂校驗方法有缺陷。千斤頂校驗時無論采用主動加壓，還是被動加壓，往往都是采用主動加壓整數時對應的千斤頂讀數繪出千斤頂校驗曲線，施工中將張拉力對應的油表讀數在曲線上找點或內插，這樣得到的油表讀數與千斤頂實際拉力存在著系統誤差。另外，還可能由于千斤頂油路故障導致油表讀數與千斤頂實際張拉力不對應。③計算理論延伸量時，預應力鋼鉸線彈模取值不準。一般彈模取值主要根據試驗確定，取試驗值的中間值，鋼鉸線出廠時雖然能符合GB要求，但本身彈模離散較大，不太穩(wěn)定，可能導致實測延伸量與理論延伸量誤差較大，超出規(guī)范要求。
防治措施：
①張拉人員要相對固定，張拉時采用應力和伸長量“雙控”。②千斤頂、油表要定期校驗，張拉時發(fā)現異常情況要及時停下來找原因，必要時重新校驗千斤頂、油表。③千斤頂、油表校驗時盡量采用率定值，即按實際初應力、控制應力校驗對應的油表讀數。④擴大鋼鉸線檢測頻率，每捆鋼鉸線都要取樣做彈模試驗，及時調整鋼鉸線理論延伸量。
2.2應力孔道壓漿不及時、壓漿不飽滿。施工規(guī)范規(guī)定：預應力張拉錨固到壓漿這段時間最多不超過14天，這主要是防止預應力筋銹蝕，但有些施工單位由于施工安排不當，工序銜接不好，數月甚至更長時間才壓漿，由于張拉后預應力筋毛孔已張拉，比原始鋼材碳素晶體間歇加大，水分子及不良氣體極易浸入，銹蝕明顯加快，引起預應力損失加大。
防治措施：
張拉后及時壓漿封錨。
2.3負彎矩鋼束壓漿不密實，這除了設計時波紋管尺寸選擇過小外，從施工角度看可能是由于壓漿時壓力不夠(許多工地壓漿機無壓力表)或操作不當，漏摻膨脹劑或水泥漿流動度過大，向低處流淌，導致孔道壓漿不飽滿，降低了預應力筋與混凝土間的握裹力。
防治措施：
經設計單位同意，略加大波紋管內徑；壓漿時技術人員必須跟班檢查，控制灰漿壓力，當孔道較長或采用一次壓漿時，應適當加大壓力，壓漿時應達到孔道另外一端飽滿出漿，并應達到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。
3、箱梁頂面調平層
由于箱梁張拉起拱，安裝誤差等原因，造成箱梁頂面調平層厚度不均勻，箱梁頂面調平層特別是負彎矩區(qū)橋面調平層縱、橫向產生不規(guī)則裂紋。由于組合箱梁橋面調平層只有50～60mm厚，在中墩支座處是負彎矩區(qū)，上緣受拉，有的設計要求調平層與箱梁頂板必須按施工縫處理，這樣即使橋面鋪裝與組合箱梁形成整體后，鋪裝層參與受力，按三角形應力分布圖式，越是距中性軸越遠的地方，應力越大，越容易開裂，而且箱梁是預應力混凝土，調平層是普通鋼筋混凝土，熱膨脹系數不一樣，因此隨著時間的推移，5cm厚的混凝土調平層開裂是不可避免的。現在有的設計考慮將5cm調平層改為6cm調平層，也有人提出在調平層中摻聚丙烯纖維，但究竟如何避免調平層開裂，尚需進一步研究。
篇3
關鍵詞: PHC 高強預應力管樁; 鉆孔灌注樁; 摩擦樁; 端承樁; 貫入度
中圖分類號：U41文獻標識碼： A
一、 PHC 管樁概述
高強預應力混凝土管樁(簡稱 PHC 樁), 是上世紀八十年代我國引進日本、美國等發(fā)達國家的先進生產技術而研究開發(fā)的一種新型預制樁。該產品按照國標 GB13476- 92《先張法予應力混凝土管樁》 設計制造, 是采用預應力工藝、經離心成型、常壓―――高壓蒸汽養(yǎng)護工藝在工廠標準化、規(guī)模化生產制造的預應力中空圓筒體細長混凝土預制件, 運往施工現場后, 可采用鉆孔插樁、中掘法、半中掘法等不同沉樁工藝或通過錘擊、靜壓的方法沉入地下作為建(構)筑物的基礎。管樁外徑為 Ф40~60 cm,主要由圓筒形樁身、端頭板合鋼套箍等組成。按預應力施加方法可分為先張法預應力管樁和后張法預應力管樁。PHC 管樁混凝土強度等級不應低于 C80。經過近十幾年的實踐發(fā)展, PHC 管樁作為高強混凝土水泥制品在我國生產制造已經非常成熟, 其產品工藝技術與機械設備裝備水平先進,設計、施工與檢測方法也日臻完善。PHC 樁以其樁身混凝土強度高, 耐沖擊性能好, 貫穿能力強,對不同地質條件適應性廣; 具有單樁承載力高,抗彎抗裂性能好, 產品工廠流水線生產, 質量穩(wěn)定可靠, 耐久性好; 運輸吊裝輕便, 施工速度快,工期短, 施工現場簡潔文明以及成樁質量監(jiān)測方便等一系列優(yōu)點, 而被廣泛應用于各種建筑物和構筑物的基礎。如工業(yè)和民用建筑、高層建筑、高速公路和橋梁、鐵路、機場、港口碼頭等基礎工程。現在國內研制生產的預應力管樁 70% 以上都是 PHC 管樁, 廣東地區(qū)幾乎 100% 都是 PHC管樁, 目前國內已有生產廠近百家, 年產量超過1000 萬 m, 在國家建設中發(fā)揮著愈來愈大的作用。
二、PHC 管樁優(yōu)點和缺點
（一）PHC管樁優(yōu)點如下：
1、單樁承載力高: 由于采用精心設計的混凝土配合比并使用超塑化劑, 加之應用了高速離心成型工藝和二次濕熱養(yǎng)護工藝, PHC 樁混凝土抗壓強度大于 C80, 因此單樁容許承載力高(見表 1),單位承載力造價低。
2、抗 彎 、抗 拉 性 能 好 : 由 于 管 樁 樁 身 混 凝土強度高, 加上使用了高強度、低松馳率的預應力 專 用 鋼 筋 , 使 樁 身 具 有 較 高 的 有 效 預 壓 力(3～8 MPa), 因此 PHC 管樁具有相當大的抗彎和抗拉能力(見表 1)。
3、 耐久性好: 由于采用了高速離心成型工藝(離心加速度高達 30～35 g, g 為重力加速度)和高溫高壓(壓力 1 MPa; 溫度 180 ℃)蒸汽養(yǎng)護, 因此樁身混凝土密實性好 (混凝土容重為 26 kN/m3左右)。其抗?jié)B性、抗硫酸鹽腐蝕性、耐碳化性均優(yōu)于普通混凝土。
4、 對不同地質條件和不同沉樁施工工藝的適用性好: PHC 樁可采用鉆孔插樁、中掘法、半中掘法等不同沉樁工藝或通過錘擊、靜壓的方法施工, 可根據設計要求和試樁情況選用不同長度和規(guī)格的單節(jié)靈活配樁, 現場焊接, 最大限度地減少截樁量。PHC 樁配有十字形、錐形、開口形等樁尖可供選用, 適合不同地層貫入作用。若使用開口樁尖, 沉樁過程中內腔可進土約 2/5 樁長, 大大減小了擠土效應, 減輕了對周圍建筑物的擠壓作用。
5、 質量穩(wěn)定可靠: 由于采用工廠預制的生產方式, 可利用先進的工藝和設備, 產品質量容易控制。
6、 應用范圍廣: 工廠生產、商品供應, 可以有不同的規(guī)格, 長度供選擇, 設計選用范圍廣, 容易布樁, 對樁端持力層起伏變化大的地質條件適應性強。
7、 施工速度快, 工期短: PHC 樁在工廠商品化生產, 能按施工要求及時供樁, 施工前期準備時間短, 一般能縮短工期 1～2 月。
8、施工現場文明: 施工現場無砂石、水泥, 無泥漿污染, 對施工現場狹窄的工程特別有利。
9、PHC 樁符合建設部制定的《建筑基礎工程技術政策》中關于“積極發(fā)展高強預應力混凝土管樁的制作和沉樁技術”規(guī)范要求。
10、 經過調查發(fā)現, PHC 管樁在抗震方面具有明顯優(yōu)勢, 因此, 目前日本樁基礎普遍使用 PHC管樁。
11、PHC 樁為中空圓筒體細長混凝土預制件, 樁身耗材較低、單樁造價低。
PHC 管樁力學性能見表 1。
PHC管樁缺點如下：
1、用柴油錘施打管樁時，震動劇烈，噪音大，擠土量大，會造成一定的環(huán)境污染和影響。采用靜壓法施工可解決震動劇烈和噪音大問題，但擠土作用仍然存在。
2、打樁時送樁深度受限制，在深基坑開挖后截去余樁較多，但用靜壓法施工，送樁深度可加大，余樁就較少。
3、在石灰?guī)r作持力層、“上軟下硬，軟硬突變”等地質條件下，不宜采用錘擊法施工。
三、PHC管樁與鉆孔灌注樁的比較
1、施工時無噪音、無震動，適合在市區(qū)及其他對噪音有限制的地點施工，確保附近單位和居民的正常工作、生活環(huán)境不受噪音和震動的干擾，且靜壓施工引起的土體隆起和水平擠動比錘擊樁小一些。
2、單樁承載力高，預應力管樁樁身混凝土強度高，并可打入密實的砂層及強風化巖層，樁尖進入強風化巖層后，經過強烈的擠壓，樁端承載力可比原狀態(tài)明顯提高。
3、沉樁質量可靠PHC管樁是工廠化、專業(yè)化、標準化生產，樁身質量可靠；運輸吊裝方便，接樁快捷；機械化施工程度高，操作簡單，易控制；在承載力，抗彎性能、抗波性能上均易得到保證。搭配靈活，接長方便，在施工現場可隨時根據地質條件的變化調整接樁長度。
4、工程造價低，施工速度快，工效高，工期短，在諸多樁型中是較經濟的一種。
5、鉆孔灌注樁混凝土方量大，施工中產生大量的泥漿，污染環(huán)境；施工工藝要求高、噪音大；鉆孔灌注樁屬隱蔽工程，易發(fā)生塌孔、賭管及夾層等質量事故，控制難度大；造價不夠經濟，工期長。
四、PHC 樁施工
PHC 管樁主要施工方法、步驟及質量控制詳見有關規(guī)范及文獻, 本文主要介紹 PHC 管樁施工中與設計有關注意事項。
1、 樁機施工終止條件: 對純摩擦樁, 終止條件應以設計樁長為主要控制條件。實際施工中, 當樁長已達設計要求, 而貫入度仍較大時, 應繼續(xù)錘擊, 使貫入度接近控制貫入度。當貫入度已達控制貫入度, 而樁長未達到設計要求時, 應繼續(xù)錘擊100 mm 左右( 或錘擊 30～50 擊) , 如無異常變化時, 即可停錘, 或樁進入持力層且最后三次貫入阻力達 1.8～2.0 倍單樁設計承載力而累積下沉≤10 m m 時為停壓控制標準; 對長度大于 21m 的端承摩擦樁, 宜以設計樁長控制為主, 終壓力值作對照; 對長 14 ～21 m 靜壓樁, 應以終壓力達滿載值為控制條件, 開挖后采用截樁處理, 當壓力值未能達到設計要求, 但樁底標高已達到設計標高, 宜繼續(xù)送樁( 1 m 范圍內) , 直至壓力值達到設計要求, 施工結束后及時與設計單位聯系, 出具處理方案。
2、盡量減少接樁, 預制管樁接頭不宜超過 3個, 接樁宜在樁尖進入硬土層后進行。接樁時上、下段樁的中心線偏差不宜大于 2 mm, 節(jié)點彎曲矢高不得大于樁段的 0.1%,同一承臺下不同樁不宜在同一截面進行接長。
3、合理布置樁位, 樁與樁的中心距不宜小于3 倍樁徑。
4、施工過程中要嚴格控制好樁身垂直度, 重點應放在第一節(jié)樁上, 控制傾斜度在 1%之內, 垂直度偏差不得超過樁長的 0.5% 。
5、制定樁基合理施工順序, 使地基應力擴散均勻, 減輕樁擠土效應及對鄰近地基基礎的影響。
結束語
經過近十幾年的實踐發(fā)展, PHC 管樁的設計、施工與檢測方法日臻完善, PHC 樁技術性能好,綜合經濟指標佳, 施工文明、便捷、速度快, 在國內工業(yè)與民用建筑、港口碼頭等工程基礎建設中得到了迅猛發(fā)展與應用, 受到越來越多的設計人員和建設單位的歡迎。相信在未來幾年內, 在橋梁基礎工程建設中將會更為廣泛得到應用和推廣,特別是在中、小橋、人行天橋及城市立交橋、高架橋基礎中的應用前景廣闊, 值得推薦。
參考文獻
[1]JTG 024- 85,公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].
篇4
論文摘要：隨著交通量的迅猛增長和車輛的重型化，原有橋梁承載力明顯不足；各種病害影響發(fā)生強度、剛度降低；采取粘FRP的方法對鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁進行加固取得較好的效果。
引言
各種鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁結構在我國公路建設中被大量采用。近年來，隨著交通量的迅猛增長和車輛的重型化，許多原設計標準較低的橋梁承載力明顯不足；一些橋梁受各種病害影響發(fā)生強度、剛度降低；還有許多立交橋的梁跨結構被超高車撞壞，混凝土大塊脫落，主筋被撞彎甚至折斷，嚴重威脅運營安全。當梁的結構構件不能提供足夠的強度和使用性能時，必須進行加固。根據實際情況，可選用不同加固方法，如預應力加固、噴射混凝土加固、聚合物浸漬加固、粘鋼加固、粘FRP板加固等。其中粘鋼加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工場地小等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。
一、加大截面加固法
加大截面加固法、顧名思義，是采用同種材料——鋼筋混凝土，來增大原混結構截面面積，達到提高結構承載力的目的。基本要求是：原結構結合面基層應堅實，表面應粗糙、清潔，新澆混凝土收縮小，粘結性能好。在梁底分段剝開縱向鋼筋的保護層，焊上短鋼筋后再焊上新增受力鋼筋，新加受力鋼筋與原受力鋼筋比較靠近，通過焊接短筋進行連接，短筋直徑應不小于5d，間距不大于500mm。
混凝土梁底面暴露出主筋工作量大，施工操作復雜，且對原梁有一不定期的損傷。現場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護期長，對生產和生活有一定的影響，截面增大對結構外觀及房屋凈空也有一定的影響。該法施工工藝簡單，適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業(yè)時間長，對生產生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
二、預應力加固法
預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿多結構構件或整體進行加固的方法，特點是通過預應力手段強迫后加部分——拉桿或撐桿受力，改變原結構內力分布并降低原結構應力水平，致使一般加固結構中所特有的應力滯后現象得以完全消除。因此，后加部分與原結構能更好的共同工作，結構的總體承載力可顯著的提高。預應力加固法具有加固、卸載、改變結構內力的三重效果。適用于大跨結構加固，以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力狀態(tài)下的加固，施工設備簡單，可有效的提高梁的抗彎剛度，缺點是減小建筑凈空、影響建筑外立面，影響上層樓蓋結構或屋面防水構造。
三、粘鋼加固法
粘鋼加固法是在混凝土構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，以提高承載力的一種加固法。混凝土結構加固用膠、強度高，粘結力強，耐老化，彈性模量高，線膨脹系數小，具有一定的彈性，膠本身強度及其粘結強度總是大于混凝土的強度。與其他加固方法相比，粘鋼加固技術有其獨特的優(yōu)點，如不減小建筑凈空、不影響建筑外立面，不影響上層樓蓋結構或屋面防水構造，施工時對生產和冬小麥影響較小，無現場澆注混凝土的濕作業(yè)，施工設備簡單，可有效的提高梁的抗彎剛度，粘鋼加固后幾乎不增加結構自重，因此不會引起基礎等其它構件的連鎖加固。采用構件外部粘鋼加法，鋼板厚4mm，材質A3，粘結劑采用冶金建筑研究院的YJS結構膠，對于這類梁的加固是在梁底面粘貼鋼板，鋼板固定起初設計是用的射釘，但是由于鋼板較薄和混凝土強度低，所以射釘又無鋼質墊圈，錨固不力，而導致鋼板剝落，并且易造成鋼板翹曲。后來采用了木架板加對頭楔頂緊帶鋼，效果很好，既經濟又安全可靠。
采用粘鋼技術加固砼梁，技術可靠，工藝簡單，不增加結構自重，不會引起基礎等其他構件的連續(xù)加固，不影響建筑使用功能。施工靈活，不占獨立工期，做到了對建筑質量缺陷的處理，不影響施工進度。具有明顯的社會效益和經濟效益。
該法施工快速、現場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構件的加固。
四、粘FRP板加固法
粘FRP板的施工工藝分以下幾個步驟：首先用噴砂機打磨混表面，去掉1-2mm表面疏松層；然后用噴氣機清除混凝土表面的混凝土碎裂屑；環(huán)氧樹脂和固化劑按一定的比例混合，然后均勻地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上，粘貼時要趕出氣泡并壓平；粘貼后對粘貼面施加壓力，直到粘結劑養(yǎng)護完成。本文建議粘FRS板加固用的FRP板的厚度取為2—4m，且FRP板與加固的梁等長。從加固的效果出發(fā)，進行抗彎加固時，宜在梁的受拉面粘貼FRP板，進行抗剪加固時，宜在梁的底面和側面粘貼的FRP板以形成U型加固方案，提高試件的延性。為了保證加固梁的FRP板與混凝土在使用過程中粘結完好，還可在FRP的端部采用錨固加強措施。
FRP板直到破壞均表現出線彈性特征，其力學性能與加固纖維的種類和纖維的排列方向有關，因而可通過改變纖維的排列方向得到某一特定方向上最大的材料強度。粘FRP板進行抗彎加固和抗剪加固的效果均與FRP板纖維的布置方向有關。
由粘FRP的抗彎加固和抗剪加固的試驗研究可知：在對梁進行加固時，一般可同時提高梁的受彎承載力和受剪承載力，亦即抗彎加固和抗剪加固是相關聯的。在進行結構加固時，應針對結構的具體情況，重點進行某一方面的加固。
結束語
由于FRP板應力應變曲線沒有屈服平臺，存在脆性性能，因而加固梁 的延性問題被提出來了，但只要設計合理，粘FRP板加固梁的延性可以得到滿足。且粘FRP板加固對提高隨重復荷載的構件（如吊車梁）的正截面和斜截面疲勞強度效果都較好，尤其是對斜截面疲勞強度的提高效果更大。粘FRP板不僅可用于梁的加固，而且可用于樁和砌體的加固；還可用于新結構的設計。通過改進FRP板的材料性能和粘結劑的性能可進一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技術是一種有效的結構加固形式。
篇5
【關鍵詞】：預應力;損失;控制方法
中圖分類號：TK223.1文獻標識碼：A文章編號：
1、前言
普通鋼筋混凝土受拉或受彎構件中,由于混凝土的抗拉強度及極限拉應變都很低,即使混凝土發(fā)生體積變化時沒有受到外部的約束,混凝土內部已經有了微裂縫。在使用荷載作用下,通常是帶裂縫工作。由于混凝土終凝后,隨時間的推移而出現的因變形而引起的裂縫(如溫度的變化、收縮、膨脹;不均勻沉陷;因外部荷載作用引起的裂縫;因化學作用引起的裂縫等等),此類裂縫產生的根源是由于混凝土發(fā)生體積變化受到約束,在其內部引起了過大拉應力(或拉應變)而產生的。為了避免鋼筋混凝土結構裂縫過早出現,并充分利用其高強度鋼筋及高強混凝土,可以在結構構件承受荷載前,使它產生預壓力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力,從而使結構構件的拉應力不大,甚至處于受壓狀態(tài),因而產生了預應力混凝土。
預應力混凝土結構截面小,剛度大,抗裂性和耐久性好,在當今世界各地的建筑領域中得到廣泛應用,促進了混凝土的結構發(fā)展,因而,面對現在實況,我們有必要對其進行深入細致研究與分析,充分認識并發(fā)揮預應力混凝土的自身優(yōu)點,從而進一步提高預應力混凝土在工程中的應用,延長其使用壽命,提高綜合效益。
2、引起預應力損失的因素
2.1由于施工設備引起的預應力損失
由于臺座的強度和剛度不足,穩(wěn)定性較差,從而導致臺座發(fā)生變形,傾覆和滑移引起預應力損失。由于夾具本身的自鎖和自錨能力差,錐銷的強度、硬度小于預應力筋的強度、硬度,從而引起預應力的損失。
2.2由于混凝土材料引起的預應力的損失
由于混凝土的強度不高,預壓力大于混凝土抗壓應力,導致混凝土被壓碎,從而引起預應力的損失。由于混凝土自身具有收縮和徐變的特征,在混凝土收縮和徐變過大時引起預應力的損失。由于粗骨料粒徑的大小不當,引起預應力的損失。鋼筋(鋼絲)的強度不高引起預應力的損失。鋼筋(鋼絲)的塑性較差引起預應力的損失。鋼筋(鋼絲)表面粗糙程度不足引起預應力的損失。
2.3由于張拉控制應力引起的預應力損失
張拉控制應力的取值,直接影響預應力混凝土的使用效果。假若張拉控制應力取值過低,則預應力鋼筋經過幾種損失后對混凝土產生的預壓應力過小,不能有效提高預應力混凝土構件的抗裂度和剛度。
2.4由于溫度差引起的預應力損失
由于混凝土加熱養(yǎng)護時,受張拉的預應力鋼筋與承受拉力的設備之間的溫度差別從而引起的預應力損失。由于張拉時鋼筋與臺座的溫度相同均為t1,混凝土加熱養(yǎng)護時的最高溫度為t2,此時由于鋼筋尚未與混凝土粘結,溫度由t1升為t2后可在混凝土中自由變形。當停溫養(yǎng)護時,混凝土已與鋼筋粘結在一起,鋼筋和混凝土將同時隨溫度變化而共同伸縮。因養(yǎng)護升溫所降低的應力已不可恢復,于是形成溫差應力損失。
2.5時間引起的損失
因混凝土徐變和收縮及鋼束的松弛，隨時間的推移將發(fā)生預應力的損失。在每個施工階段內考慮混凝土構件的時間依存性來計算由徐變及收縮引起的變形。然后用計算得到的變形量來考慮鋼束張拉應力的損失效應。在每個階段可以通過圖表來確認預應力損失的計算結果。當鋼束施加張拉應力，維持其一定的應變時，作用到鋼束上的張拉應力隨時間的推移逐漸地減小，這個現象稱之為松弛。由松弛引起的損失隨作用到的初始應力的大小、經歷的時間、制品的性質，其結果也是各不相同的。
2.6混凝土彈性變形引起的損失
給混凝土施加預應力，混凝土受壓，其長度變小。這樣，錨固于混凝土的鋼束的長度也會變小，鋼束的張拉應力也隨之變小。這樣的由彈性變形引起的損失在先張法和后張法都發(fā)生，只是其形態(tài)略有不同。采用先張法施工的時候，在把張拉力施加到構件的瞬間，鋼束就會發(fā)生彈性收縮，隨之長度變短，這樣就產生了預應力損失。后張法是與先張法不同，它是沒有專門的固定支架的，而是以已經凝固的混凝土為支撐，來張拉鋼束。這樣，混凝土構件收縮現象是與先張法相同的，只是因為鋼束的張力的測量是混凝土構件彈性收縮后進行的，因此不會有混凝土彈性變形引起的張力損失。
2.7預應力鋼筋與孔道間壁之間的摩擦引起的預應力損失
彎道引起的摩擦力。管道偏差引起的摩擦力。張拉曲線鋼筋時,由于預應力鋼筋和孔道壁之間的法向正應力引起摩擦阻力;預留孔道施工中某些發(fā)生凸凹不平,偏離設計位置,張拉鋼筋時,預應力鋼筋和孔道壁之間產生法向正應力引起摩阻力。
3、減少預應力損失的方法
選用強度高,剛度大,穩(wěn)定性良好的臺座,從而減少臺座發(fā)生變形,滑移和傾覆。使用自身和自錨能力均好的夾具,同時應使錐銷的強硬度大于預應力筋的強硬度。在先張拉法中盡量少使用墊板,因為每增加一塊墊板,錨具變形和鋼筋內縮值就增加1mm。盡可能增加(在條件允許下)臺座的長度。
選用強度高的混凝土。因為強度高的混凝土對采用先張法的構件可以提高鋼筋與混凝土之間的粘結力;對采用后張法的構件可提高錨固端的局部承壓承載力。采用高標號水泥,減少水泥用量,降低水灰比;采用級配較好的骨料,加強混凝土的振搗,提高混凝土密實性,從而減少混凝土的收縮徐變。
在允許范圍內,盡可能采用粒徑較大,表面粗糙的粗骨料,從而增強混凝土與鋼筋之間的粘結力。混凝土預應力的大小,取決于預應力鋼筋張拉壓力的大小,當采用高強度的鋼筋(鋼絲)時,由于超拉張,鋼筋(鋼絲)因強度不足產生斷裂,從而引起預應力損失。
盡量采用塑性良好的鋼筋(鋼絲)增強張拉應力,當去除張拉應力后,鋼筋(鋼絲)的收縮量與鋼筋(鋼絲)塑性有關,塑性好,收縮量大,從而產生預壓力大。在先張法構件中,當采用高強度鋼筋(鋼絲)時,在其表面應刻痕或壓波,采用普通鋼筋時,最好是變形鋼筋,從而增強混凝土與鋼筋(鋼絲)之間摩擦。
施工中為了減少應力松弛等原因造成的預應力損失,一般要進行超拉張,先控制張拉應力為1.05σ-1.1σ,持續(xù)荷載2-5min然后卸掉荷載,再施加張拉應力至σ,同時盡量使用熱軋鋼筋,少用碳素鋼絲,從而減少由于應力松弛引起預應力損失值。對于較長的構件可在兩端張拉,則在計算孔洞的長度時可以按構件一半長度計算,兩端張拉可以減少由于摩擦引起的損失。
在有彎道的構件中,預應力鋼絲表面應該盡可能光滑,必要時可以涂上油脂,從而減少由于彎道引起摩擦阻力。在預留孔道時,嚴格按照規(guī)范操作,盡可能減少孔道表面的凸凹不平,從而減少預應力損失。由于預應力筋對混凝土的擠壓,使環(huán)形構件的直徑有所減小,預應力筋中的拉應力就會降低,從而引起預應力損失。故盡可能采用較大直徑的環(huán)形構件,從而減少預應力損失。
參考文獻：
【1】樓云仙;斯穎華;常波;程勤功，大跨度后張法預應力結構應力損失控制技術，浙江建筑，2006-01
篇6
關鍵詞：混凝土路面；斜向預應力；設計
中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：
路面接縫是素水泥混凝土路面和配筋較少的間斷鋼筋混凝土路面結構缺陷的根源，混凝土路面的許多問題常常發(fā)生在接縫處，反過來又影響了路面的行車質量。解決路面接縫問題的一種方法是連續(xù)鋼筋混凝土路面；另一種方法是預應力混凝土路面。
連續(xù)鋼筋混凝土路面一般允許出現裂縫，盡管在這種路面結構中配有大量的縱向鋼筋使這些裂縫挨的很緊，但隨著時間的推移，如果在裂縫寬度發(fā)展到比較寬的情況下，仍會出現破碎，有時甚至出現錯臺，并因此會影響路面行車的舒適性。因此解決裂縫的有效方法是預應力混凝土路面。
國外從上世紀40年代后期開始對預應力混凝土路面的研究和應用，取得了大量的科研成果，我國是從1997年開始對預應力混凝土路面進行研究。這種縱向預應力混凝土路面雖然能在路面結構中產生一定的預加力，但是對于承受復雜應力的混凝土路面不能解決其受力后路面開裂等問題，且無粘結預應力筋的有效張拉長度一般不超過60m，要鋪筑100～200m的預應力混凝土路面板，就必須用連接器將預應力筋連接起來，以使預應力傳遞連續(xù)。因此，縱向預應力技術從理論和施工工藝上很難適應混凝土路面大面積鋪筑。
針對縱向預應力混凝土路面的缺點，本文提出了斜向預應力水泥混凝土路面的新技術，即在水泥混凝土路面兩側同時施加雙向預應力（如圖1），克服路面各方向力的影響，使路面在較長范圍內不設置縮縫，這樣可以實現不用連接器而一次性建造長度超過100m的連續(xù)混凝土路面，也可以徹底解決水泥混凝土路面由于接縫產生的損害現象，有效地延長水泥混凝土路面的使用壽命。斜向預應力混凝土路面在理論與設計上是全新的探索。
圖1斜向預應力路面示意圖
1斜向預應力混凝土路面的優(yōu)勢
相比于傳統縱向預應力混凝土路面，斜向預應力混凝土路面有以下優(yōu)點：
（1）斜向預應力混凝土路面比單一方向的預應力更適合路面的受力狀況，使路面板的受力特性得到改善。
（2）由于采用斜向布預應力筋方式，預應力筋張拉在路面兩側進行，避免了留設后澆帶，實現了預應力混凝土路面施工的連續(xù)性，并簡化了施工程序。
（3）斜向預應力混凝土路面只需在路面錨固區(qū)布置少量構造鋼筋，大大節(jié)省了鋼筋用量。
2 斜向預應力混凝土路面設計
2.1 設計準則
一般認為，路面中所施加的預應力大小主要由以下3個因素決定:交通荷載、溫度和濕度引起的翹曲約束、板收縮期間的板底摩擦約束。
對預應力混凝土路面而言，路面板厚度和板內預應力應滿足式（1）的要求：
（1）
式中：
——由預應力引起的混凝土中的縱向預壓應力；
——混凝土彎拉強度標準值；
——由荷載引起的彎曲應力；
——由溫度差引起的應力；
——由路基摩阻引起的應力；
——可靠度系數。
2.2 斜向預應力筋布置間距
圖2預應力筋布置示意圖
通過對斜向預應力筋進行受力分析，可得出預應力筋布置間距計算如式（2）所示。
（2）
式中：—預應力筋張拉控制應力；
—總預應力損失值；
—預應力筋截面面積；
—混凝土路面板厚度；
—斜向預應力筋間水平距離；
—斜向預應力筋沿路面縱向的間距；
—斜向預應力筋縱向傾角。
由上式分析可知，斜向預應力筋的間距與傾角有關，越大，斜向預應力筋間水平距離越小，斜向預應力筋沿路面縱向的間距越小，預應力筋布置越密集；越小，斜向預應力筋間水平距離越大，斜向預應力筋沿路面縱向的間距越大，預應力筋布置越稀疏。因此，設計斜向預應力混凝土路面時，在保證預壓應力滿足設計要求的前提下，還要從路面的經濟性考慮。
2.3 斜向預應力混凝土路面設計步驟
對于修筑一定長度的斜向預應力混凝土路面，其板厚和施加預應力值的大小均為未知，因此必須給定一個量，才能求解計算。設計方法及具體步驟如下：
（1）軸載調查和軸載譜分析
收集交通資料，計算設計車道使用年限內的標準軸載累計作用次數。我國剛性路面設計規(guī)范將后軸重100KN定為標準軸載。為形成統一的剛性路面設計體系，在進行斜向預應力路面的設計時，將標準軸載定為100KN。標準軸載累計作用次數計算可按現行規(guī)范進行。
（2）初擬路面結構和確定材料的設計參數
結合路面的交通量、公路等級、環(huán)境，根據預應力筋所需的最小保護層厚度，假定一個初始路面板厚。根據當地的環(huán)境狀況，初擬路面板長，建議在較熱和干燥的氣候條件下選用較小的長度。
根據環(huán)境、土基和材料供應情況，選擇路面結構合理的層次組合，各層的類型和材料組成，擬定基層以下層次的厚度。
確定混凝土的設計彎拉強度，進行混凝土面層及基層的配合比設計，確定面層、基層和土基的回彈模量，計算基層頂面當量回彈模量，確定基層頂面的摩擦系數，確定混凝土面板的最大溫度梯度。
（3）根據設計準則進行路面設計
分別計算荷載應力、溫度應力和摩阻應力，根據設計準則計算縱向預應力值，并驗算扣除摩阻應力后，板中剩余的預應力是否大于或等于0.69MPa,，以保證在長板的中部不出現橫向的裂縫[2]。
（4）確定預應力筋的布置角度和間距
根據板厚和預應力值的大小，擬定預應力筋布置角度，通過式（1）計算預應力筋布置間距。
此外，還需進行板端設計和錨固區(qū)局部承壓驗算，可參照現行混凝土結構設計規(guī)范公式進行。
3 結語
斜向預應力混凝土路面具有傳統預應力混凝土路面不可比擬的優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景，本文為斜向預應力混凝土路面的設計提供參考。
[1] 李娜, 斜向預應力混凝土路面研究[D], 西安：長安大學，2011
[2]Sindel J. A., Design Procedure for Post-tensioned Concrete Pavements, Concrete International, Feb. 1983, pp. 51-57.
[3] 中華人民共和國國家標準. 混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002). 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.3
篇7
關鍵詞：預應力；混凝土箱梁；裂縫
1使用混凝土箱梁的優(yōu)點
在已建成的大跨度預應力混凝土梁橋中，當跨度超過40m后，橫截面大多采用箱形截面。其主要優(yōu)點是：
①箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，截面效率指標較T形截面高，結構在施工和使用過程中都具有良好的穩(wěn)定性。②頂板和底板面積較大，能有效地承擔正負彎矩，并能滿足配筋的需要，適應具有正負彎矩的結構，也更適應于主要承受負彎矩的懸臂梁、T形剛構等橋型。③適應現代化施工方法的要求。④承重結構和傳力結構相結合，使各部件共同受力，截面效率高并適合預應力混凝土結構的空間布束，因此具有較好的經濟性。⑤對于寬橋，由于抗扭剛度大，內力分布比較均勻，跨中無需設置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布。⑥適合于修建曲線橋，并具有較大的適應性。⑦能很好適應布置管線等設施。在設計上，箱形截面可極大地發(fā)揮預應力地效用。可提供很大地混凝土面積用于預應力束地通過，更關鍵地是可提供較大地截面高度，使預應力束有較大的力臂。因此，橋梁設計師可發(fā)揮箱梁和預應力地特點，頂底板縱向鋼束采用平彎和豎彎相結合的空間曲線，集中錨固在腹板頂部的承托中（或錨固在腹板中），底板鋼束盡可能靠近腹板加厚板（齒板）并在其上錨固。
2預應力連續(xù)箱梁裂縫的產因
預應力連續(xù)箱梁的裂縫類型主要有：邊跨斜裂縫，邊跨水平裂縫，中跨斜裂縫，中跨水平裂縫，邊跨的水平裂縫、斜裂縫同時發(fā)生，中跨的水平裂縫、斜裂縫同時發(fā)生，底板、頂板縱向裂縫，底板、頂板橫向裂縫、箱梁橫隔板的放射性裂縫，預應力錨固部位齒板附近裂縫。
預應力混凝土連續(xù)箱梁裂縫從成因角度可分為：由荷載效應（如彎矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂縫、由外加變形或約束引起的裂縫，主要包括“基巖效應”、地基不均勻沉降、混凝土收縮、外界溫度的變化等、鋼筋銹蝕裂縫、預加力次效應引起的裂縫、建材原因引起的裂縫。
根據裂縫產生部位的不同我們可將其分為：翼緣板橫向裂縫和腹板斜裂縫兩種。
①翼緣板橫向裂縫一般發(fā)生在箱梁受縱向彎矩較大處的受拉翼緣板處，橫向裂縫一般均發(fā)生在跨中底板翼緣。對于連續(xù)箱梁，橫向裂縫還發(fā)生在支座負彎矩處的頂板翼緣，并且大部分出現在距支點1/3跨徑范圍以內，越靠近支點裂縫越嚴重，對于該類型裂縫，主要有以下原因引起，首先，設計時翼緣板有效分布寬度考慮不足，薄壁箱梁翼緣板有效分布寬度問題實際上就是剪力滯問題，由于理論計算剪力滯效應較為繁瑣，不適于工程應用，各國普遍采用有效分布寬度的概念。由于剪力滯效應的考慮不足或計算值安全儲備較低，在一些特殊荷載工況下容易發(fā)生應力過度集中，腹板處翼緣應力波峰超過允許值，因而首先在該處發(fā)生橫向裂縫。在多年反復荷載的作用下，裂縫橫向發(fā)展，向翼緣板中部擴展，以至于形成橫向通縫。對于薄壁箱梁橋的翼緣板橫向裂縫，病害原因多歸于此。其次，混凝土徐變引起橫向裂縫，在長期荷載作用下，受混凝土徐變影響，箱梁在運營6年～7年后跨中均有不同程度的下撓現象。較大的形變引起箱梁應力重分布，給結構帶來附加被動應力。由于結構所受到的外荷載不變，各截面應力增加是由附加彎矩不斷變化引起的，附加彎矩隨時間不斷增加，直到混凝土徐變停滯為止。
同時，預應力松弛也會引起橫向裂縫，對于預應力混凝土結構，箱梁內部預應力對結構應力狀態(tài)有較大的影響，隨著橋梁運營時間的增長，預應力鋼束發(fā)生松弛效應，并且越來越明顯。在現代施工中一般采用低松弛鋼絞線材料，并且規(guī)范張拉工藝，但在具體操作中難免會出現與規(guī)范不相吻合的情況，力筋長期持荷加之混凝土收縮徐變影響，預應力損失也是相當嚴重的。同時，選用鋼筋不合理也會引起橫向裂縫，對于普通鋼筋混凝土箱梁，鋼筋與混凝土的粘結力對結構的整體剛度和裂縫的擴展有較大的影響。我們應該選用表面不光滑、化學吸附作用和握裹力都較強的預應力鋼筋。
②腹板斜裂縫一般發(fā)生在支點至1/4跨之間。對于預應力和非預應力箱梁，在施工階段以及在運營階段，腹板經常出現斜裂縫，斜裂縫同樣有多種因素引起，有設計計算、設計構造配筋、施工工藝、氣候條件、日常維護、荷載工況等。部分因素在導致翼緣板出現橫向裂縫的同時也是腹板斜裂縫的主要原因，首先，預應力損失過大導致腹板主拉應力過大，由于縱向預應力損失的存在，部分預應力損失超過設計計算值導致截面抗彎承載力嚴重下降，從而產生翼緣板橫向裂縫。對于預應力混凝土薄壁箱梁結構，預應力損失也是腹板斜裂縫的主要病害原因，預應力損失量估計不足或者在實際張拉過程中操作不當引起應力損失量加大等情況經常發(fā)生，導致力筋的有效預應力達不到設計要求，從而腹板因主拉應力超過容許值而發(fā)生開裂。豎向預應力鋼筋較短，張拉后少量的回縮即可產生較大的預應力損失，分批張拉產生的彈性壓縮可以使預應力損失達11％，如果有超張拉情況，其損失率更大。懸臂對稱施工時，掛籃一般后錨于豎向預應力螺紋鋼上，在施工荷載的作用下，預應力損失也比較大。其次，溫度梯度過大會導致腹板剪切應力過大，從而產生腹板斜裂縫。在陽光充足的地區(qū)，太陽直射橋面，因而橋面板溫度急劇升高，靠近水面的底板溫度較低，兩者形成溫度梯度。對于目前普遍采用的大跨度、變截面箱梁，隨著截面高度變化幅度的增加及箱梁長度和支撐約束的增加，溫度梯度應力沿梁長方向變化較快，對于氣溫變化較為強烈的地區(qū)，由于頂板翼緣受外界溫度影響較大，隨外界氣溫變化波動較為明顯，導致腹板拉壓應力交替頻繁，在應力幅度變化較大的區(qū)域也容易出現斜裂縫。同時，腹板抗剪強度設計值不足也會造成腹板斜裂縫的出現。設計薄壁箱梁的首要目的是減輕結構自重，降低材料使用量，所以其腹板與翼緣板設計厚度較薄。箱梁腹板面積與抗剪承載力有密切的關系，而薄壁箱梁腹板面積與普通箱梁相比是小得多得，在無預應力作用情況下，腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和彎起鋼筋得數量來提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的條件下，其提高值亦是有限的。所以，薄壁箱梁腹板抗剪能力相對于普通混凝土箱梁較小，斜裂縫容易發(fā)生。
3結語
預應力箱梁在正常使用極限狀態(tài)下不應該出現梁體裂縫，但是已建預應力混凝土箱梁橋上的開裂情況卻非常普遍，因此我對預應力混凝土箱梁橋典型裂縫成因進行了系統總結，望能為混凝土箱梁的設計和施工起到一定的參考價值。
參考文獻：
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篇8
[關鍵詞]預應力混凝土梁 剛度計算
中圖分類號：TU378.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）18-0327-01
預應力混凝土技術是混凝土技術出現以來的一次質的提升，它在施工的過程中可以實現施工的便捷化與抗震化，而如何去應用與研究這種混凝土技術的新數據將是一個難點，本文將主要以混凝土梁剛度的計算方法為基礎研究，來討論預設力混凝土在實際過程中的應用。
一、實驗設計
為了精確的得出預應力混凝土梁剛度計算公式，我們設計了以下試驗來幫助觀察具體情況，在觀察的過程中采用了63組梁加荷直至被破壞的全過程，此外還使用了雙面對比的方式來進行剛度計算。
（一） 試驗梁的采用情況
我們采取了三種形式的試驗梁，分別為T字形、I字形跟矩形。由T字形搭配后張高強鋼絲作為模擬T形橋梁的具體情況，I字形搭配先張粗鋼筋作為模擬空心板橋的情況，試驗過程分別設置普通鋼筋與預應力鋼筋對比組，在試驗梁的具體配筋形式上采取6種不同的搭配。試驗梁按預應力定義：。
（二） 試驗的觀測過程
本實驗在專業(yè)的結構實驗室進行測試，對每片對比梁進行逐級加載過程直至破壞，加載過程采用3分點平均加載。其主要目的是為了研究在不同的預應力梁進行不同力度的加載情況下會有什么不同。主要觀察點在研究不同的加載力度對試驗梁抗彎強度和破壞的機理、觀察預應力梁在不同加載力度中應力和撓度變化的過程、觀察預應力強度對試驗梁變形起到的作用、研究不同梁在預應力不同的情況下形成的裂縫情況。
由實驗觀察到的結果得出，試驗梁在不同預應力的加載過程中，荷載-撓度曲線呈現出三折線情況，數據受到三部分影響，分別為：試驗梁開裂前階段、開裂到屈服前階段與鋼筋屈服后階段。試驗梁在開裂前階段屬于彈性工作階段，撓度隨著荷載的增長而出現較小增長，隨著后續(xù)預應力的增加，梁截面的中和軸上移，試驗梁的開裂剛度減小，所以梁的撓度增長率加大。在后期非預應力鋼筋達到屈服階段后，試驗梁的裂縫明顯增寬，剛度大幅度減少，撓度大幅度升高，這一階段試驗梁產生了較大變形。達到極限狀態(tài)后，非預應力鋼筋完全屈服，試驗梁發(fā)生較大位移。
二、結合現有公式進行實際對照
目前建筑業(yè)常用混凝土計算公式分為4種：直接雙線性法、解析剛度法、有效慣性矩法、曲率積分法。我們結合了試驗梁的具體試驗情況，進行了數據的檢算與研究，得出以下結論。
（一）撓度較小階段，梁沒有達到開裂過程，各種公式的計算數值比較接近，觀察的預計值相對吻合。當梁達到開裂階段之后，撓度呈增倍放大，公式之間的計算值出現較大差異，最大值與最小值的對比超過2，觀察到的預計值差距較大。
（二）混凝土梁開裂之后剛度變化屬于隨機性變化，測量結果與預計觀察值區(qū)別較大，對比4種計算方式得出的結果，取其中最接近變化值的公式進行計算，收集計算過程中的預計觀察值與試驗結果的對比。
（三）綜合所有對比結果得出有效的計算公式，其中較符合的是直接雙線性計算公式，這種計算方式在我國的PR W011-86基本公式以及WXB-QIR基本公式中就已經開始進行應用，但是通過計算發(fā)現，在開裂前與開裂后撓度的計算值并不統一，雙線性計算法則在開裂后的撓度計算上并不吻合。
（四）在對于普通混凝土梁與微預應力混凝土梁的計算工程中，采用有效慣性計算公式比較準確，但是這種計算公式會隨著預應力強度的增加而變得不準確。
（五）解析剛度法的精確性不高，在不考慮荷載的數據修正過程下，開裂后的計算值明顯發(fā)生偏差。
（六）由上述計算結果的出，目前單一使用現有公式的計算是不準確的，要想正確的計算預應力混凝土梁的剛度，可以采用雙線性法與有效慣性矩法相結合的計算方法，這兩種方法相結合所計算出的剛度數據準確率在90%以上，多偏向與安全計算方面。
三、根據實驗得出的剛度計算公式
我們由實驗得出，可以在試驗梁構件處于彈性受力階段時計算預應力混凝土梁的剛度，采取傳統力學結構的公式，計算截面慣性矩與試驗梁開裂前的剛度，開裂后由于混凝土梁剛度出現大幅度降低，就需要應用預應力混凝土受彎構件短期剛度計算公式。以裂縫出現前的試驗梁為案例進行計算，短期剛度為Bs=0.85EcI0。而已經處于裂縫出現時期的試驗梁，可以假設彎矩與曲率成雙折線關系曲線，那么雙折線焦點位于Mcrc開裂彎矩中，在后期的剛度計算公式與前期不同，出現銹蝕率后，普通鋼筋與預應力梁的粘結強度下降，修飾率達到臨界點ηs1時，構件開裂導致銹蝕筋與混凝土之間沾粘性完全消失，這時候我們需要利用標準公式進行計算，假設預應力混凝土梁的彎矩與曲率關系滿足雙折線變化，那么混凝土梁的短期剛性公式為，而ξ在0.4～0.6之間變化時，可以根據ηs≤ηs1來計算，得出的公式為，當ηs> ηs1時，ξ=0.6。那么我們在計算的過程中就可以假定開裂之后，預應力混凝土梁的剛度降低系數為β0.4c，那么根據試驗的出的預應力線性變化可以得出，，這幾個公式，按照這幾個公式完全可以得出預應力混凝土梁的剛度。
結語：
參照試驗的出的數據，我們在國家規(guī)定的實行范圍中，以基本公式為框架，計算出了混凝土梁的剛度公式，在利用實驗過程中的開裂前過程、開裂至屈服前階段和完全屈服階段，得出了以下結論，在剛度計算的公式計算下，在計算的過程中應多應用預應力梁的撓度計算法則，就上述實驗過程得出的結論，本次實驗效果優(yōu)異。
參考文獻
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摘要: 隨著社會經濟的發(fā)展和現代技術的進步，預應力混凝土結構逐漸在我國的城市建筑和工業(yè)建筑中應用得越來越廣泛。文章根據某建筑預應力混凝土架梁設計，對預應力架梁的設計計算，抗震結構和構造措施進行深入的分析，對類似預應力結構有一定的借鑒意義。
關鍵詞:框架梁設計；計算；構造措施；經濟效益
Abstract: with the development of social economy and the progress of modern technology, prestressed concrete structure in our urban building gradually and industrial buildings to be more and more extensive application. According to a building prestressed concrete frame beam design, the design and calculation of the prestressed frame beams, seismic structure and construction measures for further analysis to the similar prestressed structure have a certain significance.
Keywords: frame beams design; Computing; Structural measures; Economic benefits
近年來，基礎建筑設施的逐漸增多和普及，提倡綠色建筑成為了如今社會普遍關注的問題。預應力混凝土結構具有跨越能力大、耐久性高、節(jié)約材料，造價相對低廉和施工難度低的優(yōu)點，正好符合綠色建筑的要求。注重預應力混凝土框架梁的設計以及結構的抗震性能，對預應力結構的推廣和基礎建筑的建設具有重要的意義。
1 工程概況與結構選型
某4層的建筑局部2層(3層，4層)為大空間結構，平面尺寸為41.6m×24m。因單向跨度較大，經多種方案比較，選用有粘結預應力混凝土現澆框架和單向肋梁結構體系。框架采用橫向布置，3層，4層高分別為6.7m和6.2m。根據建筑平面尺寸及高度的要求，框架梁截面取700mm×1200mm，框架柱截面1000mm×1500mm，樓板厚度150mm。
梁板混凝土強度等級C40。框架按6度抗震設防，地面加速度0.05g，場地類別Ⅲ類。框架抗震等級為四級。樓屋面活荷載為4.0kN/m2。
2 預應力框架梁設計與計算
2.1 框架的幾何特征及外荷載作用下的內力計算
框架的幾何特征見表1。
表1 框架的幾何特征
2.2梁中預應力筋估算
框架梁預應力筋布置盡可能與外彎矩相一致。該工程采用如圖1所示的正反拋物線預應力筋布置形式。預應力筋采用低松弛預應力鋼絞線，fptk=1860MPa，fpy=1320MPa，預應力的有效應力取為張拉控制應力的70%。為考慮次彎矩對支座截面的有利影響，近似取0.9的系數將外荷載作用下的彎矩減小(支座為控制截面)。
現以樓面框架梁為例，因為作用在梁上的活荷載值相對恒載較小，且梁跨度較大，結合以往類似工程經驗，裂縫控制應從嚴要求，按荷載短期效應組合下構件邊緣混凝土拉應力滿足下述限值要求的估算預應力筋:
將上述相應數據代入計算得:AP≥2094mm2。
考慮本工程較常規(guī)預應力設計跨度大，取2束9s15.2(200，150，200)(AP=2502mm2)。
2.3預應力損失計算
1)張拉控制應力σcon=0.7fptk=0.7×1860=1302MPa，預埋波紋管κ=0.0015，μ=0.25：孔道摩擦損失σL2(采用兩端張拉,對于每跨梁，相當于一端張拉)，計算結果見表2。
表2 預應力損失計算結果
a=(1400－200－150)×0.15/0.5=315mm：b=(a/0.15)×0.35=(315/0.15)×0.35=735mm。
2)錨具內縮損失σL1，采用夾片式錨具，其回縮值為5mm(有頂壓)，根據公式得:
i1=(1302－1239.5)/3.6=17.35N/mm2/m：
i2=(1329.5－1171.64)/8.4=18.8N/mm2/m：
L0=0.6m：L1=4.2m。
所以，端部支座:σL1=2×17.35×3.6+2×18.8×(7.31－4.2)=241.9N/mm2：跨中:σL1=0N/mm2。
3)第一批預應力損失匯總如下:端部:σL1=241.9N/mm2，跨中:σL1=1302×10%=130.3N/mm2。
4)鋼筋應力松弛損失σL4:σL4=0.125(σcon/fptk－0.5)σcon=32.6N/mm2。
5)混凝土收縮徐變引起的預應力損失σL5(考慮自重影響，近似取恒載的全部):
支座處:NP=2652.4kN，σPC=1.33N/mm2。
跨中處:NP=2931.6kN，σPC=5.10N/mm2。
假設非預應力配筋面積，取預應力度:λ=0.6。
As=［Apfpy(1－λ)］/(fyλ)=6116mm2。
支座處:取As=6874mm2(14φ25，Ⅲ級鋼)：ρ=0.798%。
跨中處:取As=6383mm2(13φ25，Ⅲ級鋼)：ρ=0.756%。
則收縮徐變損失:
支座處:
σL5=(35+280σPC/fcu')/(1+ρ)=(35+280×1.33/30)/(1+15×0.798%)=42.3N/mm2。
跨中處:
σL5=(35+280σPC/fcu')/(1+15ρ)=(35+280×5.10/30)/(1+15×0.756%)=74.2N/mm2。
6)總預應力損失σL及有效預加力Np匯總見表3。
表3 總預應力損失σL及有效預加力Np匯總
平均σpe=1302－(316.8+237.1)/2=1025.1N/mm2。
2.4預應力引起的次彎矩和次剪力計算
(1)等效荷載
取支座和跨中截面有效預應力的平均值作為跨間的預應力值計算等效荷載(簡化計算)，樓面梁預加力值Np=(2174.2+2190.8)/2=2182.5kN。
該工程等效荷載為:
Mp=2182.5×0.396=864.3kN·m。
q1=(8×182.5×0.735)/16.82=45.5kN/m：
q2=(8×2182.5×0.315)/(2×3.6)2=106.1kN/m。
(2)綜合彎矩、次彎矩及次剪力的計算
次彎矩等于綜合彎矩減去主彎矩，主彎矩為框架梁中預應力值對截面的偏心距乘積。因梁中次彎矩接近常數，故梁中的次剪力可忽略。
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【關鍵詞】預應力混凝土 管樁 技術施工
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：
【引言】隨著國際社會的科學技術正在不斷的提升，其對于工程的應用技術也在不斷的提升當中，預應力混凝土管樁在工地施工方面有著非常廣泛的應用并且本身具有設計對地基要求不高，管樁本身質量十分可靠保證，工程使用中用時比較短暫，環(huán)保等明顯優(yōu)點。所以在一些特定的工程中，都會使用預應力混凝土管樁代替鋼管樁，因為這樣能夠獲得更好的效果并且同時取得好的經濟效益和社會效益[1]。特別是到了我們國家九十年代，在該時代背景下我國的預應力管樁生產和工程應用得到了空前的大發(fā)展，所以這樣就會導致其預應力混凝土管樁的制造和實際工程的生產量也大幅度增加，其中對于此類管樁的大量的使用辦法與其相關的設計和施工方法的分析也大量產生出現，所以目前預應力混凝土管已經漸漸代替了大部分施工工程所需的材料。
1.預應力混凝土管樁施的工作流程
1.1施工前的測量放線
此過程要求測量人員利用控制點和軸線控制網進行測量并放出準確的樁位，同時施工人員要進行復核跟蹤，并進行記錄，待工程結束之后進行歸檔整理。具體的測量樁位放線步驟可以分為如下步驟：
（1）按照設計圖紙中控制點與樁位位置的相對關系，測量人員需要計算出各項放樣的數據，之后把計算結果交由施工人員進行復核審查。
（2）施工人員依照控制點與樁位位置的相對關系，自行對放樣數據進行計算，將結果與測量人員所提供的數據進行校對，需復查無誤后才可實施放樣。
（3）當把經緯儀在控制點上架設之后，可以通過對前、后的視點零度線調整的運用，可以采用已經得出的樁位數據和極坐標方法進行準確的放樣。
（4）待施工人員在進行放樣工作結束之后，應使用經緯儀對已經放好的樁位進行復核，確認復核數據與計算數據無誤后才可開始施工。
（5）在放樣完成之后，應在工程的樁點位置中心按照管樁的直徑大小畫出圓圈，以保證后期施工中的對中和插樁[2]。
1.2進場后管樁的堆放
堆放預應力混凝土管樁的場地必須堅實、平整， 且管樁的堆放層數應低于5層。在設置承受木墊的過程中，如使用三點支撐，則支撐點應分別放在距離管樁長度兩端的0.15倍和中點處；若使用兩點支撐時，其位置應設置在距離樁長兩端的0.21倍處。需要注意的是，每層所設置的墊木都應該在同一水平面上，且不同層間的墊木要保持在一個垂直線上。
1.3預應力混凝土管樁的起吊
在起吊之前，管樁需首先固定在樁機之上，起吊時應進行牢固捆綁且起吊點滿足力學的原理要求。一般而言，起吊點可以設置在距離樁頂0.2米處，管樁與吊索之間必須增加襯墊，而且管樁與吊繩之間所保持的夾角應不小于15度[3]。
1.4預應力混凝土管樁的就位與初步加壓
通常情況下，可以使用附加在樁機之上的吊鉤和起重臂把管樁運送到位于樁機中部的圓形豎向夾具當中，進而通過夾具與管樁直徑、弧度相吻合的夾片和液壓系統把管樁固定在裝架上。當管樁就位之后，對于第一節(jié)管樁的初步加壓可以使用移動樁機。當標識地面樁位的點與管樁的中心點對準，且管樁一端初步壓入土地內至管身初步穩(wěn)定之后，才能夠進行校正垂直度的正式沉樁作業(yè)。、
1.5預應力混凝土管樁的接樁
接樁的方法可以分為機械的結頭連接和端板的焊接連接兩類。目前所普遍使用的是焊接連接的方式，當正在下壓的管樁距離地面位置位于0.5米至1米時，吊起上節(jié)管樁，在與此管樁完好對接且復核垂直度無誤之后方可實施焊接，等到焊縫大致冷且焊接符合要求之后，才可以繼續(xù)進行沉樁施壓工序，直至施工過程完成。
需要注意的是，接樁、送樁、沉樁過程應該采取連續(xù)的模式進行，并且按照相應的地質資料和管樁的實際長度進行合理安排，防止樁端在進入持力層時進行接樁問題的產生。
1.6預應力混凝土管樁的沉樁記錄和成樁
在進行沉樁記錄的過程中需要記錄如：入土深度、垂直度、各節(jié)管樁的長度、管樁的就位記錄、貫入度、接樁長度以及樁頂最后標高所對應的壓力值等等參數，隨后可以完成成樁。在此過程當中，如果需要使用送樁器進行成樁時，應把高出地面的管樁截出后，方能將機位移動到下一個樁位。
2.預應力混凝土管樁施工過程中常見的問題與處理方法
2.1沉樁時無法達到設計要求
管樁的施工過程一般是將最終的貫入度和標高當作施工最終的控制，通常情況下，是以控制標準為主或作為參考，但有時在沉樁的過程中還是無法達到最終要求的沉樁控制設計參數。
2.1.1原因分析
造成此類問題產生的原因主要有兩種：
（1）實際工程的地質與地質資料之間存在偏差，造成配樁的長度不準確，進而產生沉樁無法達到相關設計要求控制值的問題。例如：貫入力、樁頂標高、終壓力等數值存在偏差。
（2）基于設備出現故障等因素，使得在沉樁過程的突然中斷時間較長，管樁周圍的阻力增大，進而使得沉樁難以達到持力層的設計要求。
2.1.2解決方法
在面對此類情況時，首先要查明工程項目所在地的地質情況，在必要時，可以進行地質的補充勘察，進而選擇合理的成樁和持力層的有關控制數值，另外，還可以按照現場的有關施工要求選擇合理的成樁設備。當在沉樁施工的過程中發(fā)生突發(fā)的異常情況時，必須要冷靜分析問題產生的原因，并找出對策，切忌對壓樁力進行盲目增大，防止管樁本身出現斷裂。
2.2相鄰管樁樁頭出現位移或上浮
此類問題是指在進行沉樁施工的過程當中，與之相鄰近的管樁可能因為受到擠土效應的影響而產生的樁身橫向位移或上浮現象。
2.2.1原因分析
這類問題可能的引發(fā)因素包括以下三類：
（1）在施工過程中，由于樁位受到擠壓而造成標志丟失或位置偏離，進而而成管樁位置的錯位過大。
（2）進行沉樁施工的行車路線或沉樁順序不合理。
（3）由于預應力混凝土管樁屬于擠土樁，在進行沉樁施工的過程會出現因擠土效應而產生的地面突起，特別是當施工土層是樁位數量較多、管樁距離較密集、飽和性軟土時，土地因為受擠壓達到極限的密實度后而產生向上隆起，后進行施工的管樁便會造成向上的拉力，從而使得與其相鄰或先前施工的管樁出現上浮或橫向偏移的情況。
2.2.2解決方法
如在施工過程中發(fā)現此類問題時，使用取土引孔壓樁法可以有效地對此類問題進行解決。
所謂取土引孔壓樁法是指，在設計的管樁位置上螺旋鉆機進行取土引孔后馬上將管樁壓入。在土體壓縮性能較差的施工環(huán)境下施工時，引孔孔徑應該比管樁直徑小50至100毫米，深度要控制在管樁長度的30%之內，而且要保證壓樁工序的同時進行，進而達到防治因地下水深入而造成的管樁端頭土地承載能力下降或塌孔等問題的產生。
另外，在安排樁機移動線路和沉樁順序時，應該堅持“先長后短、先集中后分散”、“先中心后周圍”的順序進行壓樁操作和施工。如果按照此類要點采取措施之后依舊無法阻止偏移或上浮現象的發(fā)生時，則應該考慮原裝復壓等措施，在必要時可以討論調整管樁之間的設計距離。
3.結語
鑒于科技的發(fā)展和工業(yè)化進程的加速，預應力混凝土管樁的施工技術的廣泛應用也將逐步受到各方面的重視。隨著對預應力混凝土管樁的施工經驗的不斷積累、設計的不斷完善以及對預應力混凝土管樁的不斷研究，其在實際使用中的水平與技術也會不斷優(yōu)化，在今后的工程建設當中也將產生更強大的經濟效益。
【參考文獻】
[1]譚啟厚.高強預應力混凝土管樁施工技術[J].施工技術,2008.