预应力混凝土范文
时间：2023-03-16 00:37:30
导语：如何才能写好一篇预应力混凝土，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
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
篇2
【关键词】组合箱梁质量缺陷防治
中图分类号：TU528.571 文献标识码：A
预应力混凝土砼组合箱梁这种结构形式由于其结构轻盈、建筑高度小，配筋少等优点，在国内道路中普遍使用，但这种结构桥型在施工中存在一些质量通病或质量缺陷，应引起重视。本文结合枚皋路跨京杭大运河桥30m箱粱施工过程中出现的一些质量通病或质量缺陷，浅谈防治措施及建议。
1、预应力混凝土砼组合箱梁预制、安装
1.1箱梁底板与腹板交接处发生漏浆、不密实，出现孔洞、冷缝、水波纹等现象。这种缺陷形成的原因，除了设计上钢筋间距、保护层过小外，从施工质量控制角度看主要是：施工工艺不完善，粗骨料级配、粒径选择不合理，粗骨料偏大。在底层波纹管上缘，粗骨料易堆积在一起，而为了保证梁体密实性，必然要加强腹板波纹管下混凝土振捣，有时就可能造成振捣过度，在波纹管下缘形成一层砂浆层，从外观上看，梁体在腹板局部出现不密实或沿底层波纹管方向出现一层水波纹。
防治措施：
采用底板、腹板、顶板全断面斜向循环渐进浇筑工艺，基本同步浇筑，振捣腹板波纹管以下混凝土要严格控制粗骨料粒径、施工时塌落度，必要时对粗骨料进行过筛。
1.2预应力箱梁张拉后反拱度过大，影响桥面系施工。在桥面系施工中，经常发现反拱度偏大，特别是组合箱梁边梁有时反拱度甚至达到4～5cm，导致桥面系施工困难。这主要是因为：①边梁与中梁相比，预应力筋较多，而且边梁不存在负弯矩张拉。②组合箱梁正弯矩张拉时，由于龄期等原因，弹性模量未达到设计强度的85％以上，引起张拉后跨中反拱过大。③储梁期过长，从正弯矩张拉结束到负弯矩张拉时间间隔太长，甚至超过60天。常常引起桥面铺装层开裂，此后带来桥面水毁等质量问题。
防治措施：
①注意控制张拉时混凝土弹性模量。②严格控制箱梁混凝土施工配合比。③及时张拉、出坑，减少存梁期，及时安装，并进行湿接头、湿接缝施工。
1.3箱梁翼板、张拉孔未严格按施工图纸及规范要求预埋环形钢筋、纵向受力钢筋，少筋、错筋现象经常发生，浇湿接缝、张拉孔混凝土时，未严格按施工缝处理，即扳正、焊接顶板预留钢筋，老混凝土面凿毛，新浇混凝土前须洒水润湿。湿接缝、张拉孔等处混凝土粘结强度差，不能保证箱梁间混凝土受力的连续性，直接影响桥梁总体安全。
防治措施：
①加强检查，张拉孔(特别是大的张拉孔)预埋筋千万不能少埋，梁预制成型后及时凿出扳正。②湿接缝施工时，顶板环形锚筋要对齐焊接。③封闭张拉孔及湿接缝施工时要专人跟班检查其凿毛程度、钢筋焊接质量、搭接长度，混凝土浇筑时要严格按施工缝处理，洒水润湿。
1.4组合箱梁安装不能保证每片梁下4个临时支座或永久支座均匀受力。由于组合箱梁支座顶面难以保证完全在一个平面上，有时即使在一个平面上，也有可能因梁底不平造成受力不均，特别是端跨梁因永久支座与橡胶支座变形不一样，更易造成受力不均，甚至脱空，直接影响以后桥梁使用。
防治措施：
①定期检测梁底模板支座处平整度，控制在1m以下。②严格控制临时支座顶面高程，发现误差及时调整。③临时支座设计时要考虑施工期间临时荷载作用，并进行超载预压，使用前密封保存。
1.5一联内湿接头、湿接缝施工顺序没有按设计要求对称施工。这主要是由于施工安排不当、工期过长造成的。按照设计要求，一般一联内组合箱梁完成体系转换时，施工顺序要求从联端向中间对称施工，而在实际施工中有时受工期制约，往往按安装顺序施工湿接头，这样由于施工方法的改变，组合箱梁从简支变为连续时，梁长收缩、温度应力均与设计时考虑有差异。
防治措施：
如果不能做到一联内湿接头对称施工，一联内负弯矩分两次张拉，张拉负弯矩时，相邻墩湿接头混凝土均已浇筑，张拉时先张拉短束，待一联内湿接头混凝土均浇筑完成后再张拉长束，完成体系转换。
2、预应力张拉与压浆
2.1施加预应力张拉时应力大小控制不准，实测延伸量与理论计算延伸量超出规范要求的±6％。其主要原因：①油表读数不够精确。目前，一般油表读数至多精确至1Mpa?1Mpa以下读数均只能估读，而且持荷时油表指针往往来回摆动。②千斤顶校验方法有缺陷。千斤顶校验时无论采用主动加压，还是被动加压，往往都是采用主动加压整数时对应的千斤顶读数绘出千斤顶校验曲线，施工中将张拉力对应的油表读数在曲线上找点或内插，这样得到的油表读数与千斤顶实际拉力存在着系统误差。另外，还可能由于千斤顶油路故障导致油表读数与千斤顶实际张拉力不对应。③计算理论延伸量时，预应力钢铰线弹模取值不准。一般弹模取值主要根据试验确定，取试验值的中间值，钢铰线出厂时虽然能符合GB要求，但本身弹模离散较大，不太稳定，可能导致实测延伸量与理论延伸量误差较大，超出规范要求。
防治措施：
①张拉人员要相对固定，张拉时采用应力和伸长量“双控”。②千斤顶、油表要定期校验，张拉时发现异常情况要及时停下来找原因，必要时重新校验千斤顶、油表。③千斤顶、油表校验时尽量采用率定值，即按实际初应力、控制应力校验对应的油表读数。④扩大钢铰线检测频率，每捆钢铰线都要取样做弹模试验，及时调整钢铰线理论延伸量。
2.2应力孔道压浆不及时、压浆不饱满。施工规范规定：预应力张拉锚固到压浆这段时间最多不超过14天，这主要是防止预应力筋锈蚀，但有些施工单位由于施工安排不当，工序衔接不好，数月甚至更长时间才压浆，由于张拉后预应力筋毛孔已张拉，比原始钢材碳素晶体间歇加大，水分子及不良气体极易浸入，锈蚀明显加快，引起预应力损失加大。
防治措施：
张拉后及时压浆封锚。
2.3负弯矩钢束压浆不密实，这除了设计时波纹管尺寸选择过小外，从施工角度看可能是由于压浆时压力不够(许多工地压浆机无压力表)或操作不当，漏掺膨胀剂或水泥浆流动度过大，向低处流淌，导致孔道压浆不饱满，降低了预应力筋与混凝土间的握裹力。
防治措施：
经设计单位同意，略加大波纹管内径；压浆时技术人员必须跟班检查，控制灰浆压力，当孔道较长或采用一次压浆时，应适当加大压力，压浆时应达到孔道另外一端饱满出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。
3、箱梁顶面调平层
由于箱梁张拉起拱，安装误差等原因，造成箱梁顶面调平层厚度不均匀，箱梁顶面调平层特别是负弯矩区桥面调平层纵、横向产生不规则裂纹。由于组合箱梁桥面调平层只有50～60mm厚，在中墩支座处是负弯矩区，上缘受拉，有的设计要求调平层与箱梁顶板必须按施工缝处理，这样即使桥面铺装与组合箱梁形成整体后，铺装层参与受力，按三角形应力分布图式，越是距中性轴越远的地方，应力越大，越容易开裂，而且箱梁是预应力混凝土，调平层是普通钢筋混凝土，热膨胀系数不一样，因此随着时间的推移，5cm厚的混凝土调平层开裂是不可避免的。现在有的设计考虑将5cm调平层改为6cm调平层，也有人提出在调平层中掺聚丙烯纤维，但究竟如何避免调平层开裂，尚需进一步研究。
篇3
关键词: PHC 高强预应力管桩; 钻孔灌注桩; 摩擦桩; 端承桩; 贯入度
中图分类号：U41文献标识码： A
一、 PHC 管桩概述
高强预应力混凝土管桩(简称 PHC 桩), 是上世纪八十年代我国引进日本、美国等发达国家的先进生产技术而研究开发的一种新型预制桩。该产品按照国标 GB13476- 92《先张法予应力混凝土管桩》 设计制造, 是采用预应力工艺、经离心成型、常压―――高压蒸汽养护工艺在工厂标准化、规模化生产制造的预应力中空圆筒体细长混凝土预制件, 运往施工现场后, 可采用钻孔插桩、中掘法、半中掘法等不同沉桩工艺或通过锤击、静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。管桩外径为 Ф40~60 cm,主要由圆筒形桩身、端头板合钢套箍等组成。按预应力施加方法可分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩。PHC 管桩混凝土强度等级不应低于 C80。经过近十几年的实践发展, PHC 管桩作为高强混凝土水泥制品在我国生产制造已经非常成熟, 其产品工艺技术与机械设备装备水平先进,设计、施工与检测方法也日臻完善。PHC 桩以其桩身混凝土强度高, 耐冲击性能好, 贯穿能力强,对不同地质条件适应性广; 具有单桩承载力高,抗弯抗裂性能好, 产品工厂流水线生产, 质量稳定可靠, 耐久性好; 运输吊装轻便, 施工速度快,工期短, 施工现场简洁文明以及成桩质量监测方便等一系列优点, 而被广泛应用于各种建筑物和构筑物的基础。如工业和民用建筑、高层建筑、高速公路和桥梁、铁路、机场、港口码头等基础工程。现在国内研制生产的预应力管桩 70% 以上都是 PHC 管桩, 广东地区几乎 100% 都是 PHC管桩, 目前国内已有生产厂近百家, 年产量超过1000 万 m, 在国家建设中发挥着愈来愈大的作用。
二、PHC 管桩优点和缺点
（一）PHC管桩优点如下：
1、单桩承载力高: 由于采用精心设计的混凝土配合比并使用超塑化剂, 加之应用了高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺, PHC 桩混凝土抗压强度大于 C80, 因此单桩容许承载力高(见表 1),单位承载力造价低。
2、抗 弯 、抗 拉 性 能 好 : 由 于 管 桩 桩 身 混 凝土强度高, 加上使用了高强度、低松驰率的预应力 专 用 钢 筋 , 使 桩 身 具 有 较 高 的 有 效 预 压 力(3～8 MPa), 因此 PHC 管桩具有相当大的抗弯和抗拉能力(见表 1)。
3、 耐久性好: 由于采用了高速离心成型工艺(离心加速度高达 30～35 g, g 为重力加速度)和高温高压(压力 1 MPa; 温度 180 ℃)蒸汽养护, 因此桩身混凝土密实性好 (混凝土容重为 26 kN/m3左右)。其抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性、耐碳化性均优于普通混凝土。
4、 对不同地质条件和不同沉桩施工工艺的适用性好: PHC 桩可采用钻孔插桩、中掘法、半中掘法等不同沉桩工艺或通过锤击、静压的方法施工, 可根据设计要求和试桩情况选用不同长度和规格的单节灵活配桩, 现场焊接, 最大限度地减少截桩量。PHC 桩配有十字形、锥形、开口形等桩尖可供选用, 适合不同地层贯入作用。若使用开口桩尖, 沉桩过程中内腔可进土约 2/5 桩长, 大大减小了挤土效应, 减轻了对周围建筑物的挤压作用。
5、 质量稳定可靠: 由于采用工厂预制的生产方式, 可利用先进的工艺和设备, 产品质量容易控制。
6、 应用范围广: 工厂生产、商品供应, 可以有不同的规格, 长度供选择, 设计选用范围广, 容易布桩, 对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。
7、 施工速度快, 工期短: PHC 桩在工厂商品化生产, 能按施工要求及时供桩, 施工前期准备时间短, 一般能缩短工期 1～2 月。
8、施工现场文明: 施工现场无砂石、水泥, 无泥浆污染, 对施工现场狭窄的工程特别有利。
9、PHC 桩符合建设部制定的《建筑基础工程技术政策》中关于“积极发展高强预应力混凝土管桩的制作和沉桩技术”规范要求。
10、 经过调查发现, PHC 管桩在抗震方面具有明显优势, 因此, 目前日本桩基础普遍使用 PHC管桩。
11、PHC 桩为中空圆筒体细长混凝土预制件, 桩身耗材较低、单桩造价低。
PHC 管桩力学性能见表 1。
PHC管桩缺点如下：
1、用柴油锤施打管桩时，震动剧烈，噪音大，挤土量大，会造成一定的环境污染和影响。采用静压法施工可解决震动剧烈和噪音大问题，但挤土作用仍然存在。
2、打桩时送桩深度受限制，在深基坑开挖后截去余桩较多，但用静压法施工，送桩深度可加大，余桩就较少。
3、在石灰岩作持力层、“上软下硬，软硬突变”等地质条件下，不宜采用锤击法施工。
三、PHC管桩与钻孔灌注桩的比较
1、施工时无噪音、无震动，适合在市区及其他对噪音有限制的地点施工，确保附近单位和居民的正常工作、生活环境不受噪音和震动的干扰，且静压施工引起的土体隆起和水平挤动比锤击桩小一些。
2、单桩承载力高，预应力管桩桩身混凝土强度高，并可打入密实的砂层及强风化岩层，桩尖进入强风化岩层后，经过强烈的挤压，桩端承载力可比原状态明显提高。
3、沉桩质量可靠PHC管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠；运输吊装方便，接桩快捷；机械化施工程度高，操作简单，易控制；在承载力，抗弯性能、抗波性能上均易得到保证。搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度。
4、工程造价低，施工速度快，工效高，工期短，在诸多桩型中是较经济的一种。
5、钻孔灌注桩混凝土方量大，施工中产生大量的泥浆，污染环境；施工工艺要求高、噪音大；钻孔灌注桩属隐蔽工程，易发生塌孔、赌管及夹层等质量事故，控制难度大；造价不够经济，工期长。
四、PHC 桩施工
PHC 管桩主要施工方法、步骤及质量控制详见有关规范及文献, 本文主要介绍 PHC 管桩施工中与设计有关注意事项。
1、 桩机施工终止条件: 对纯摩擦桩, 终止条件应以设计桩长为主要控制条件。实际施工中, 当桩长已达设计要求, 而贯入度仍较大时, 应继续锤击, 使贯入度接近控制贯入度。当贯入度已达控制贯入度, 而桩长未达到设计要求时, 应继续锤击100 mm 左右( 或锤击 30～50 击) , 如无异常变化时, 即可停锤, 或桩进入持力层且最后三次贯入阻力达 1.8～2.0 倍单桩设计承载力而累积下沉≤10 m m 时为停压控制标准; 对长度大于 21m 的端承摩擦桩, 宜以设计桩长控制为主, 终压力值作对照; 对长 14 ～21 m 静压桩, 应以终压力达满载值为控制条件, 开挖后采用截桩处理, 当压力值未能达到设计要求, 但桩底标高已达到设计标高, 宜继续送桩( 1 m 范围内) , 直至压力值达到设计要求, 施工结束后及时与设计单位联系, 出具处理方案。
2、尽量减少接桩, 预制管桩接头不宜超过 3个, 接桩宜在桩尖进入硬土层后进行。接桩时上、下段桩的中心线偏差不宜大于 2 mm, 节点弯曲矢高不得大于桩段的 0.1%,同一承台下不同桩不宜在同一截面进行接长。
3、合理布置桩位, 桩与桩的中心距不宜小于3 倍桩径。
4、施工过程中要严格控制好桩身垂直度, 重点应放在第一节桩上, 控制倾斜度在 1%之内, 垂直度偏差不得超过桩长的 0.5% 。
5、制定桩基合理施工顺序, 使地基应力扩散均匀, 减轻桩挤土效应及对邻近地基基础的影响。
结束语
经过近十几年的实践发展, PHC 管桩的设计、施工与检测方法日臻完善, PHC 桩技术性能好,综合经济指标佳, 施工文明、便捷、速度快, 在国内工业与民用建筑、港口码头等工程基础建设中得到了迅猛发展与应用, 受到越来越多的设计人员和建设单位的欢迎。相信在未来几年内, 在桥梁基础工程建设中将会更为广泛得到应用和推广,特别是在中、小桥、人行天桥及城市立交桥、高架桥基础中的应用前景广阔, 值得推荐。
参考文献
[1]JTG 024- 85,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
篇4
论文摘要：随着交通量的迅猛增长和车辆的重型化，原有桥梁承载力明显不足；各种病害影响发生强度、刚度降低；采取粘FRP的方法对钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁进行加固取得较好的效果。
引言
各种钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁结构在我国公路建设中被大量采用。近年来，随着交通量的迅猛增长和车辆的重型化，许多原设计标准较低的桥梁承载力明显不足；一些桥梁受各种病害影响发生强度、刚度降低；还有许多立交桥的梁跨结构被超高车撞坏，混凝土大块脱落，主筋被撞弯甚至折断，严重威胁运营安全。当梁的结构构件不能提供足够的强度和使用性能时，必须进行加固。根据实际情况，可选用不同加固方法，如预应力加固、喷射混凝土加固、聚合物浸渍加固、粘钢加固、粘FRP板加固等。其中粘钢加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工场地小等优点，因而得到广泛的应用。
一、加大截面加固法
加大截面加固法、顾名思义，是采用同种材料——钢筋混凝土，来增大原混结构截面面积，达到提高结构承载力的目的。基本要求是：原结构结合面基层应坚实，表面应粗糙、清洁，新浇混凝土收缩小，粘结性能好。在梁底分段剥开纵向钢筋的保护层，焊上短钢筋后再焊上新增受力钢筋，新加受力钢筋与原受力钢筋比较靠近，通过焊接短筋进行连接，短筋直径应不小于5d，间距不大于500mm。
混凝土梁底面暴露出主筋工作量大，施工操作复杂，且对原梁有一不定期的损伤。现场湿作业工作量大，养护期长，对生产和生活有一定的影响，截面增大对结构外观及房屋净空也有一定的影响。该法施工工艺简单，适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
二、预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆多结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分——拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力滞后现象得以完全消除。因此，后加部分与原结构能更好的共同工作，结构的总体承载力可显著的提高。预应力加固法具有加固、卸载、改变结构内力的三重效果。适用于大跨结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的加固，施工设备简单，可有效的提高梁的抗弯刚度，缺点是减小建筑净空、影响建筑外立面，影响上层楼盖结构或屋面防水构造。
三、粘钢加固法
粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，以提高承载力的一种加固法。混凝土结构加固用胶、强度高，粘结力强，耐老化，弹性模量高，线膨胀系数小，具有一定的弹性，胶本身强度及其粘结强度总是大于混凝土的强度。与其他加固方法相比，粘钢加固技术有其独特的优点，如不减小建筑净空、不影响建筑外立面，不影响上层楼盖结构或屋面防水构造，施工时对生产和冬小麦影响较小，无现场浇注混凝土的湿作业，施工设备简单，可有效的提高梁的抗弯刚度，粘钢加固后几乎不增加结构自重，因此不会引起基础等其它构件的连锁加固。采用构件外部粘钢加法，钢板厚4mm，材质A3，粘结剂采用冶金建筑研究院的YJS结构胶，对于这类梁的加固是在梁底面粘贴钢板，钢板固定起初设计是用的射钉，但是由于钢板较薄和混凝土强度低，所以射钉又无钢质垫圈，锚固不力，而导致钢板剥落，并且易造成钢板翘曲。后来采用了木架板加对头楔顶紧带钢，效果很好，既经济又安全可靠。
采用粘钢技术加固砼梁，技术可靠，工艺简单，不增加结构自重，不会引起基础等其他构件的连续加固，不影响建筑使用功能。施工灵活，不占独立工期，做到了对建筑质量缺陷的处理，不影响施工进度。具有明显的社会效益和经济效益。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
四、粘FRP板加固法
粘FRP板的施工工艺分以下几个步骤：首先用喷砂机打磨混表面，去掉1-2mm表面疏松层；然后用喷气机清除混凝土表面的混凝土碎裂屑；环氧树脂和固化剂按一定的比例混合，然后均匀地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上，粘贴时要赶出气泡并压平；粘贴后对粘贴面施加压力，直到粘结剂养护完成。本文建议粘FRS板加固用的FRP板的厚度取为2—4m，且FRP板与加固的梁等长。从加固的效果出发，进行抗弯加固时，宜在梁的受拉面粘贴FRP板，进行抗剪加固时，宜在梁的底面和侧面粘贴的FRP板以形成U型加固方案，提高试件的延性。为了保证加固梁的FRP板与混凝土在使用过程中粘结完好，还可在FRP的端部采用锚固加强措施。
FRP板直到破坏均表现出线弹性特征，其力学性能与加固纤维的种类和纤维的排列方向有关，因而可通过改变纤维的排列方向得到某一特定方向上最大的材料强度。粘FRP板进行抗弯加固和抗剪加固的效果均与FRP板纤维的布置方向有关。
由粘FRP的抗弯加固和抗剪加固的试验研究可知：在对梁进行加固时，一般可同时提高梁的受弯承载力和受剪承载力，亦即抗弯加固和抗剪加固是相关联的。在进行结构加固时，应针对结构的具体情况，重点进行某一方面的加固。
结束语
由于FRP板应力应变曲线没有屈服平台，存在脆性性能，因而加固梁 的延性问题被提出来了，但只要设计合理，粘FRP板加固梁的延性可以得到满足。且粘FRP板加固对提高随重复荷载的构件（如吊车梁）的正截面和斜截面疲劳强度效果都较好，尤其是对斜截面疲劳强度的提高效果更大。粘FRP板不仅可用于梁的加固，而且可用于桩和砌体的加固；还可用于新结构的设计。通过改进FRP板的材料性能和粘结剂的性能可进一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技术是一种有效的结构加固形式。
篇5
【关键词】：预应力;损失;控制方法
中图分类号：TK223.1文献标识码：A文章编号：
1、前言
普通钢筋混凝土受拉或受弯构件中,由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变都很低,即使混凝土发生体积变化时没有受到外部的约束,混凝土内部已经有了微裂缝。在使用荷载作用下,通常是带裂缝工作。由于混凝土终凝后,随时间的推移而出现的因变形而引起的裂缝(如温度的变化、收缩、膨胀;不均匀沉陷;因外部荷载作用引起的裂缝;因化学作用引起的裂缝等等),此类裂缝产生的根源是由于混凝土发生体积变化受到约束,在其内部引起了过大拉应力(或拉应变)而产生的。为了避免钢筋混凝土结构裂缝过早出现,并充分利用其高强度钢筋及高强混凝土,可以在结构构件承受荷载前,使它产生预压力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而使结构构件的拉应力不大,甚至处于受压状态,因而产生了预应力混凝土。
预应力混凝土结构截面小,刚度大,抗裂性和耐久性好,在当今世界各地的建筑领域中得到广泛应用,促进了混凝土的结构发展,因而,面对现在实况,我们有必要对其进行深入细致研究与分析,充分认识并发挥预应力混凝土的自身优点,从而进一步提高预应力混凝土在工程中的应用,延长其使用寿命,提高综合效益。
2、引起预应力损失的因素
2.1由于施工设备引起的预应力损失
由于台座的强度和刚度不足,稳定性较差,从而导致台座发生变形,倾覆和滑移引起预应力损失。由于夹具本身的自锁和自锚能力差,锥销的强度、硬度小于预应力筋的强度、硬度,从而引起预应力的损失。
2.2由于混凝土材料引起的预应力的损失
由于混凝土的强度不高,预压力大于混凝土抗压应力,导致混凝土被压碎,从而引起预应力的损失。由于混凝土自身具有收缩和徐变的特征,在混凝土收缩和徐变过大时引起预应力的损失。由于粗骨料粒径的大小不当,引起预应力的损失。钢筋(钢丝)的强度不高引起预应力的损失。钢筋(钢丝)的塑性较差引起预应力的损失。钢筋(钢丝)表面粗糙程度不足引起预应力的损失。
2.3由于张拉控制应力引起的预应力损失
张拉控制应力的取值,直接影响预应力混凝土的使用效果。假若张拉控制应力取值过低,则预应力钢筋经过几种损失后对混凝土产生的预压应力过小,不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。
2.4由于温度差引起的预应力损失
由于混凝土加热养护时,受张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间的温度差别从而引起的预应力损失。由于张拉时钢筋与台座的温度相同均为t1,混凝土加热养护时的最高温度为t2,此时由于钢筋尚未与混凝土粘结,温度由t1升为t2后可在混凝土中自由变形。当停温养护时,混凝土已与钢筋粘结在一起,钢筋和混凝土将同时随温度变化而共同伸缩。因养护升温所降低的应力已不可恢复,于是形成温差应力损失。
2.5时间引起的损失
因混凝土徐变和收缩及钢束的松弛，随时间的推移将发生预应力的损失。在每个施工阶段内考虑混凝土构件的时间依存性来计算由徐变及收缩引起的变形。然后用计算得到的变形量来考虑钢束张拉应力的损失效应。在每个阶段可以通过图表来确认预应力损失的计算结果。当钢束施加张拉应力，维持其一定的应变时，作用到钢束上的张拉应力随时间的推移逐渐地减小，这个现象称之为松弛。由松弛引起的损失随作用到的初始应力的大小、经历的时间、制品的性质，其结果也是各不相同的。
2.6混凝土弹性变形引起的损失
给混凝土施加预应力，混凝土受压，其长度变小。这样，锚固于混凝土的钢束的长度也会变小，钢束的张拉应力也随之变小。这样的由弹性变形引起的损失在先张法和后张法都发生，只是其形态略有不同。采用先张法施工的时候，在把张拉力施加到构件的瞬间，钢束就会发生弹性收缩，随之长度变短，这样就产生了预应力损失。后张法是与先张法不同，它是没有专门的固定支架的，而是以已经凝固的混凝土为支撑，来张拉钢束。这样，混凝土构件收缩现象是与先张法相同的，只是因为钢束的张力的测量是混凝土构件弹性收缩后进行的，因此不会有混凝土弹性变形引起的张力损失。
2.7预应力钢筋与孔道间壁之间的摩擦引起的预应力损失
弯道引起的摩擦力。管道偏差引起的摩擦力。张拉曲线钢筋时,由于预应力钢筋和孔道壁之间的法向正应力引起摩擦阻力;预留孔道施工中某些发生凸凹不平,偏离设计位置,张拉钢筋时,预应力钢筋和孔道壁之间产生法向正应力引起摩阻力。
3、减少预应力损失的方法
选用强度高,刚度大,稳定性良好的台座,从而减少台座发生变形,滑移和倾覆。使用自身和自锚能力均好的夹具,同时应使锥销的强硬度大于预应力筋的强硬度。在先张拉法中尽量少使用垫板,因为每增加一块垫板,锚具变形和钢筋内缩值就增加1mm。尽可能增加(在条件允许下)台座的长度。
选用强度高的混凝土。因为强度高的混凝土对采用先张法的构件可以提高钢筋与混凝土之间的粘结力;对采用后张法的构件可提高锚固端的局部承压承载力。采用高标号水泥,减少水泥用量,降低水灰比;采用级配较好的骨料,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实性,从而减少混凝土的收缩徐变。
在允许范围内,尽可能采用粒径较大,表面粗糙的粗骨料,从而增强混凝土与钢筋之间的粘结力。混凝土预应力的大小,取决于预应力钢筋张拉压力的大小,当采用高强度的钢筋(钢丝)时,由于超拉张,钢筋(钢丝)因强度不足产生断裂,从而引起预应力损失。
尽量采用塑性良好的钢筋(钢丝)增强张拉应力,当去除张拉应力后,钢筋(钢丝)的收缩量与钢筋(钢丝)塑性有关,塑性好,收缩量大,从而产生预压力大。在先张法构件中,当采用高强度钢筋(钢丝)时,在其表面应刻痕或压波,采用普通钢筋时,最好是变形钢筋,从而增强混凝土与钢筋(钢丝)之间摩擦。
施工中为了减少应力松弛等原因造成的预应力损失,一般要进行超拉张,先控制张拉应力为1.05σ-1.1σ,持续荷载2-5min然后卸掉荷载,再施加张拉应力至σ,同时尽量使用热轧钢筋,少用碳素钢丝,从而减少由于应力松弛引起预应力损失值。对于较长的构件可在两端张拉,则在计算孔洞的长度时可以按构件一半长度计算,两端张拉可以减少由于摩擦引起的损失。
在有弯道的构件中,预应力钢丝表面应该尽可能光滑,必要时可以涂上油脂,从而减少由于弯道引起摩擦阻力。在预留孔道时,严格按照规范操作,尽可能减少孔道表面的凸凹不平,从而减少预应力损失。由于预应力筋对混凝土的挤压,使环形构件的直径有所减小,预应力筋中的拉应力就会降低,从而引起预应力损失。故尽可能采用较大直径的环形构件,从而减少预应力损失。
参考文献：
【1】楼云仙;斯颖华;常波;程勤功，大跨度后张法预应力结构应力损失控制技术，浙江建筑，2006-01
篇6
关键词：混凝土路面；斜向预应力；设计
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：
路面接缝是素水泥混凝土路面和配筋较少的间断钢筋混凝土路面结构缺陷的根源，混凝土路面的许多问题常常发生在接缝处，反过来又影响了路面的行车质量。解决路面接缝问题的一种方法是连续钢筋混凝土路面；另一种方法是预应力混凝土路面。
连续钢筋混凝土路面一般允许出现裂缝，尽管在这种路面结构中配有大量的纵向钢筋使这些裂缝挨的很紧，但随着时间的推移，如果在裂缝宽度发展到比较宽的情况下，仍会出现破碎，有时甚至出现错台，并因此会影响路面行车的舒适性。因此解决裂缝的有效方法是预应力混凝土路面。
国外从上世纪40年代后期开始对预应力混凝土路面的研究和应用，取得了大量的科研成果，我国是从1997年开始对预应力混凝土路面进行研究。这种纵向预应力混凝土路面虽然能在路面结构中产生一定的预加力，但是对于承受复杂应力的混凝土路面不能解决其受力后路面开裂等问题，且无粘结预应力筋的有效张拉长度一般不超过60m，要铺筑100～200m的预应力混凝土路面板，就必须用连接器将预应力筋连接起来，以使预应力传递连续。因此，纵向预应力技术从理论和施工工艺上很难适应混凝土路面大面积铺筑。
针对纵向预应力混凝土路面的缺点，本文提出了斜向预应力水泥混凝土路面的新技术，即在水泥混凝土路面两侧同时施加双向预应力（如图1），克服路面各方向力的影响，使路面在较长范围内不设置缩缝，这样可以实现不用连接器而一次性建造长度超过100m的连续混凝土路面，也可以彻底解决水泥混凝土路面由于接缝产生的损害现象，有效地延长水泥混凝土路面的使用寿命。斜向预应力混凝土路面在理论与设计上是全新的探索。
图1斜向预应力路面示意图
1斜向预应力混凝土路面的优势
相比于传统纵向预应力混凝土路面，斜向预应力混凝土路面有以下优点：
（1）斜向预应力混凝土路面比单一方向的预应力更适合路面的受力状况，使路面板的受力特性得到改善。
（2）由于采用斜向布预应力筋方式，预应力筋张拉在路面两侧进行，避免了留设后浇带，实现了预应力混凝土路面施工的连续性，并简化了施工程序。
（3）斜向预应力混凝土路面只需在路面锚固区布置少量构造钢筋，大大节省了钢筋用量。
2 斜向预应力混凝土路面设计
2.1 设计准则
一般认为，路面中所施加的预应力大小主要由以下3个因素决定:交通荷载、温度和湿度引起的翘曲约束、板收缩期间的板底摩擦约束。
对预应力混凝土路面而言，路面板厚度和板内预应力应满足式（1）的要求：
（1）
式中：
——由预应力引起的混凝土中的纵向预压应力；
——混凝土弯拉强度标准值；
——由荷载引起的弯曲应力；
——由温度差引起的应力；
——由路基摩阻引起的应力；
——可靠度系数。
2.2 斜向预应力筋布置间距
图2预应力筋布置示意图
通过对斜向预应力筋进行受力分析，可得出预应力筋布置间距计算如式（2）所示。
（2）
式中：—预应力筋张拉控制应力；
—总预应力损失值；
—预应力筋截面面积；
—混凝土路面板厚度；
—斜向预应力筋间水平距离；
—斜向预应力筋沿路面纵向的间距；
—斜向预应力筋纵向倾角。
由上式分析可知，斜向预应力筋的间距与倾角有关，越大，斜向预应力筋间水平距离越小，斜向预应力筋沿路面纵向的间距越小，预应力筋布置越密集；越小，斜向预应力筋间水平距离越大，斜向预应力筋沿路面纵向的间距越大，预应力筋布置越稀疏。因此，设计斜向预应力混凝土路面时，在保证预压应力满足设计要求的前提下，还要从路面的经济性考虑。
2.3 斜向预应力混凝土路面设计步骤
对于修筑一定长度的斜向预应力混凝土路面，其板厚和施加预应力值的大小均为未知，因此必须给定一个量，才能求解计算。设计方法及具体步骤如下：
（1）轴载调查和轴载谱分析
收集交通资料，计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数。我国刚性路面设计规范将后轴重100KN定为标准轴载。为形成统一的刚性路面设计体系，在进行斜向预应力路面的设计时，将标准轴载定为100KN。标准轴载累计作用次数计算可按现行规范进行。
（2）初拟路面结构和确定材料的设计参数
结合路面的交通量、公路等级、环境，根据预应力筋所需的最小保护层厚度，假定一个初始路面板厚。根据当地的环境状况，初拟路面板长，建议在较热和干燥的气候条件下选用较小的长度。
根据环境、土基和材料供应情况，选择路面结构合理的层次组合，各层的类型和材料组成，拟定基层以下层次的厚度。
确定混凝土的设计弯拉强度，进行混凝土面层及基层的配合比设计，确定面层、基层和土基的回弹模量，计算基层顶面当量回弹模量，确定基层顶面的摩擦系数，确定混凝土面板的最大温度梯度。
（3）根据设计准则进行路面设计
分别计算荷载应力、温度应力和摩阻应力，根据设计准则计算纵向预应力值，并验算扣除摩阻应力后，板中剩余的预应力是否大于或等于0.69MPa,，以保证在长板的中部不出现横向的裂缝[2]。
（4）确定预应力筋的布置角度和间距
根据板厚和预应力值的大小，拟定预应力筋布置角度，通过式（1）计算预应力筋布置间距。
此外，还需进行板端设计和锚固区局部承压验算，可参照现行混凝土结构设计规范公式进行。
3 结语
斜向预应力混凝土路面具有传统预应力混凝土路面不可比拟的优势，具有广阔的应用前景，本文为斜向预应力混凝土路面的设计提供参考。
[1] 李娜, 斜向预应力混凝土路面研究[D], 西安：长安大学，2011
[2]Sindel J. A., Design Procedure for Post-tensioned Concrete Pavements, Concrete International, Feb. 1983, pp. 51-57.
[3] 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范(GB50010-2002). 北京：中国建筑工业出版社，2002.3
篇7
关键词：预应力；混凝土箱梁；裂缝
1使用混凝土箱梁的优点
在已建成的大跨度预应力混凝土梁桥中，当跨度超过40m后，横截面大多采用箱形截面。其主要优点是：
①箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，截面效率指标较T形截面高，结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性。②顶板和底板面积较大，能有效地承担正负弯矩，并能满足配筋的需要，适应具有正负弯矩的结构，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁、T形刚构等桥型。③适应现代化施工方法的要求。④承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，截面效率高并适合预应力混凝土结构的空间布束，因此具有较好的经济性。⑤对于宽桥，由于抗扭刚度大，内力分布比较均匀，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布。⑥适合于修建曲线桥，并具有较大的适应性。⑦能很好适应布置管线等设施。在设计上，箱形截面可极大地发挥预应力地效用。可提供很大地混凝土面积用于预应力束地通过，更关键地是可提供较大地截面高度，使预应力束有较大的力臂。因此，桥梁设计师可发挥箱梁和预应力地特点，顶底板纵向钢束采用平弯和竖弯相结合的空间曲线，集中锚固在腹板顶部的承托中（或锚固在腹板中），底板钢束尽可能靠近腹板加厚板（齿板）并在其上锚固。
2预应力连续箱梁裂缝的产因
预应力连续箱梁的裂缝类型主要有：边跨斜裂缝，边跨水平裂缝，中跨斜裂缝，中跨水平裂缝，边跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，中跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，底板、顶板纵向裂缝，底板、顶板横向裂缝、箱梁横隔板的放射性裂缝，预应力锚固部位齿板附近裂缝。
预应力混凝土连续箱梁裂缝从成因角度可分为：由荷载效应（如弯矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂缝、由外加变形或约束引起的裂缝，主要包括“基岩效应”、地基不均匀沉降、混凝土收缩、外界温度的变化等、钢筋锈蚀裂缝、预加力次效应引起的裂缝、建材原因引起的裂缝。
根据裂缝产生部位的不同我们可将其分为：翼缘板横向裂缝和腹板斜裂缝两种。
①翼缘板横向裂缝一般发生在箱梁受纵向弯矩较大处的受拉翼缘板处，横向裂缝一般均发生在跨中底板翼缘。对于连续箱梁，横向裂缝还发生在支座负弯矩处的顶板翼缘，并且大部分出现在距支点1/3跨径范围以内，越靠近支点裂缝越严重，对于该类型裂缝，主要有以下原因引起，首先，设计时翼缘板有效分布宽度考虑不足，薄壁箱梁翼缘板有效分布宽度问题实际上就是剪力滞问题，由于理论计算剪力滞效应较为繁琐，不适于工程应用，各国普遍采用有效分布宽度的概念。由于剪力滞效应的考虑不足或计算值安全储备较低，在一些特殊荷载工况下容易发生应力过度集中，腹板处翼缘应力波峰超过允许值，因而首先在该处发生横向裂缝。在多年反复荷载的作用下，裂缝横向发展，向翼缘板中部扩展，以至于形成横向通缝。对于薄壁箱梁桥的翼缘板横向裂缝，病害原因多归于此。其次，混凝土徐变引起横向裂缝，在长期荷载作用下，受混凝土徐变影响，箱梁在运营6年～7年后跨中均有不同程度的下挠现象。较大的形变引起箱梁应力重分布，给结构带来附加被动应力。由于结构所受到的外荷载不变，各截面应力增加是由附加弯矩不断变化引起的，附加弯矩随时间不断增加，直到混凝土徐变停滞为止。
同时，预应力松弛也会引起横向裂缝，对于预应力混凝土结构，箱梁内部预应力对结构应力状态有较大的影响，随着桥梁运营时间的增长，预应力钢束发生松弛效应，并且越来越明显。在现代施工中一般采用低松弛钢绞线材料，并且规范张拉工艺，但在具体操作中难免会出现与规范不相吻合的情况，力筋长期持荷加之混凝土收缩徐变影响，预应力损失也是相当严重的。同时，选用钢筋不合理也会引起横向裂缝，对于普通钢筋混凝土箱梁，钢筋与混凝土的粘结力对结构的整体刚度和裂缝的扩展有较大的影响。我们应该选用表面不光滑、化学吸附作用和握裹力都较强的预应力钢筋。
②腹板斜裂缝一般发生在支点至1/4跨之间。对于预应力和非预应力箱梁，在施工阶段以及在运营阶段，腹板经常出现斜裂缝，斜裂缝同样有多种因素引起，有设计计算、设计构造配筋、施工工艺、气候条件、日常维护、荷载工况等。部分因素在导致翼缘板出现横向裂缝的同时也是腹板斜裂缝的主要原因，首先，预应力损失过大导致腹板主拉应力过大，由于纵向预应力损失的存在，部分预应力损失超过设计计算值导致截面抗弯承载力严重下降，从而产生翼缘板横向裂缝。对于预应力混凝土薄壁箱梁结构，预应力损失也是腹板斜裂缝的主要病害原因，预应力损失量估计不足或者在实际张拉过程中操作不当引起应力损失量加大等情况经常发生，导致力筋的有效预应力达不到设计要求，从而腹板因主拉应力超过容许值而发生开裂。竖向预应力钢筋较短，张拉后少量的回缩即可产生较大的预应力损失，分批张拉产生的弹性压缩可以使预应力损失达11％，如果有超张拉情况，其损失率更大。悬臂对称施工时，挂篮一般后锚于竖向预应力螺纹钢上，在施工荷载的作用下，预应力损失也比较大。其次，温度梯度过大会导致腹板剪切应力过大，从而产生腹板斜裂缝。在阳光充足的地区，太阳直射桥面，因而桥面板温度急剧升高，靠近水面的底板温度较低，两者形成温度梯度。对于目前普遍采用的大跨度、变截面箱梁，随着截面高度变化幅度的增加及箱梁长度和支撑约束的增加，温度梯度应力沿梁长方向变化较快，对于气温变化较为强烈的地区，由于顶板翼缘受外界温度影响较大，随外界气温变化波动较为明显，导致腹板拉压应力交替频繁，在应力幅度变化较大的区域也容易出现斜裂缝。同时，腹板抗剪强度设计值不足也会造成腹板斜裂缝的出现。设计薄壁箱梁的首要目的是减轻结构自重，降低材料使用量，所以其腹板与翼缘板设计厚度较薄。箱梁腹板面积与抗剪承载力有密切的关系，而薄壁箱梁腹板面积与普通箱梁相比是小得多得，在无预应力作用情况下，腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和弯起钢筋得数量来提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的条件下，其提高值亦是有限的。所以，薄壁箱梁腹板抗剪能力相对于普通混凝土箱梁较小，斜裂缝容易发生。
3结语
预应力箱梁在正常使用极限状态下不应该出现梁体裂缝，但是已建预应力混凝土箱梁桥上的开裂情况却非常普遍，因此我对预应力混凝土箱梁桥典型裂缝成因进行了系统总结，望能为混凝土箱梁的设计和施工起到一定的参考价值。
参考文献：
[1]范立础,顾邦安.桥梁工程(上册)[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001.
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[4]陈性凯.广州华南大桥箱梁裂缝的初步分析[J].中国市政工程,1997,(3):27-29.
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[关键词]预应力混凝土梁 刚度计算
中图分类号：TU378.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0327-01
预应力混凝土技术是混凝土技术出现以来的一次质的提升，它在施工的过程中可以实现施工的便捷化与抗震化，而如何去应用与研究这种混凝土技术的新数据将是一个难点，本文将主要以混凝土梁刚度的计算方法为基础研究，来讨论预设力混凝土在实际过程中的应用。
一、实验设计
为了精确的得出预应力混凝土梁刚度计算公式，我们设计了以下试验来帮助观察具体情况，在观察的过程中采用了63组梁加荷直至被破坏的全过程，此外还使用了双面对比的方式来进行刚度计算。
（一） 试验梁的采用情况
我们采取了三种形式的试验梁，分别为T字形、I字形跟矩形。由T字形搭配后张高强钢丝作为模拟T形桥梁的具体情况，I字形搭配先张粗钢筋作为模拟空心板桥的情况，试验过程分别设置普通钢筋与预应力钢筋对比组，在试验梁的具体配筋形式上采取6种不同的搭配。试验梁按预应力定义：。
（二） 试验的观测过程
本实验在专业的结构实验室进行测试，对每片对比梁进行逐级加载过程直至破坏，加载过程采用3分点平均加载。其主要目的是为了研究在不同的预应力梁进行不同力度的加载情况下会有什么不同。主要观察点在研究不同的加载力度对试验梁抗弯强度和破坏的机理、观察预应力梁在不同加载力度中应力和挠度变化的过程、观察预应力强度对试验梁变形起到的作用、研究不同梁在预应力不同的情况下形成的裂缝情况。
由实验观察到的结果得出，试验梁在不同预应力的加载过程中，荷载-挠度曲线呈现出三折线情况，数据受到三部分影响，分别为：试验梁开裂前阶段、开裂到屈服前阶段与钢筋屈服后阶段。试验梁在开裂前阶段属于弹性工作阶段，挠度随着荷载的增长而出现较小增长，随着后续预应力的增加，梁截面的中和轴上移，试验梁的开裂刚度减小，所以梁的挠度增长率加大。在后期非预应力钢筋达到屈服阶段后，试验梁的裂缝明显增宽，刚度大幅度减少，挠度大幅度升高，这一阶段试验梁产生了较大变形。达到极限状态后，非预应力钢筋完全屈服，试验梁发生较大位移。
二、结合现有公式进行实际对照
目前建筑业常用混凝土计算公式分为4种：直接双线性法、解析刚度法、有效惯性矩法、曲率积分法。我们结合了试验梁的具体试验情况，进行了数据的检算与研究，得出以下结论。
（一）挠度较小阶段，梁没有达到开裂过程，各种公式的计算数值比较接近，观察的预计值相对吻合。当梁达到开裂阶段之后，挠度呈增倍放大，公式之间的计算值出现较大差异，最大值与最小值的对比超过2，观察到的预计值差距较大。
（二）混凝土梁开裂之后刚度变化属于随机性变化，测量结果与预计观察值区别较大，对比4种计算方式得出的结果，取其中最接近变化值的公式进行计算，收集计算过程中的预计观察值与试验结果的对比。
（三）综合所有对比结果得出有效的计算公式，其中较符合的是直接双线性计算公式，这种计算方式在我国的PR W011-86基本公式以及WXB-QIR基本公式中就已经开始进行应用，但是通过计算发现，在开裂前与开裂后挠度的计算值并不统一，双线性计算法则在开裂后的挠度计算上并不吻合。
（四）在对于普通混凝土梁与微预应力混凝土梁的计算工程中，采用有效惯性计算公式比较准确，但是这种计算公式会随着预应力强度的增加而变得不准确。
（五）解析刚度法的精确性不高，在不考虑荷载的数据修正过程下，开裂后的计算值明显发生偏差。
（六）由上述计算结果的出，目前单一使用现有公式的计算是不准确的，要想正确的计算预应力混凝土梁的刚度，可以采用双线性法与有效惯性矩法相结合的计算方法，这两种方法相结合所计算出的刚度数据准确率在90%以上，多偏向与安全计算方面。
三、根据实验得出的刚度计算公式
我们由实验得出，可以在试验梁构件处于弹性受力阶段时计算预应力混凝土梁的刚度，采取传统力学结构的公式，计算截面惯性矩与试验梁开裂前的刚度，开裂后由于混凝土梁刚度出现大幅度降低，就需要应用预应力混凝土受弯构件短期刚度计算公式。以裂缝出现前的试验梁为案例进行计算，短期刚度为Bs=0.85EcI0。而已经处于裂缝出现时期的试验梁，可以假设弯矩与曲率成双折线关系曲线，那么双折线焦点位于Mcrc开裂弯矩中，在后期的刚度计算公式与前期不同，出现锈蚀率后，普通钢筋与预应力梁的粘结强度下降，修饰率达到临界点ηs1时，构件开裂导致锈蚀筋与混凝土之间沾粘性完全消失，这时候我们需要利用标准公式进行计算，假设预应力混凝土梁的弯矩与曲率关系满足双折线变化，那么混凝土梁的短期刚性公式为，而ξ在0.4～0.6之间变化时，可以根据ηs≤ηs1来计算，得出的公式为，当ηs> ηs1时，ξ=0.6。那么我们在计算的过程中就可以假定开裂之后，预应力混凝土梁的刚度降低系数为β0.4c，那么根据试验的出的预应力线性变化可以得出，，这几个公式，按照这几个公式完全可以得出预应力混凝土梁的刚度。
结语：
参照试验的出的数据，我们在国家规定的实行范围中，以基本公式为框架，计算出了混凝土梁的刚度公式，在利用实验过程中的开裂前过程、开裂至屈服前阶段和完全屈服阶段，得出了以下结论，在刚度计算的公式计算下，在计算的过程中应多应用预应力梁的挠度计算法则，就上述实验过程得出的结论，本次实验效果优异。
参考文献
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[4] 中华人民共和国住房与城乡建设部. GB 50010―2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2010.
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摘要: 随着社会经济的发展和现代技术的进步，预应力混凝土结构逐渐在我国的城市建筑和工业建筑中应用得越来越广泛。文章根据某建筑预应力混凝土架梁设计，对预应力架梁的设计计算，抗震结构和构造措施进行深入的分析，对类似预应力结构有一定的借鉴意义。
关键词:框架梁设计；计算；构造措施；经济效益
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
近年来，基础建筑设施的逐渐增多和普及，提倡绿色建筑成为了如今社会普遍关注的问题。预应力混凝土结构具有跨越能力大、耐久性高、节约材料，造价相对低廉和施工难度低的优点，正好符合绿色建筑的要求。注重预应力混凝土框架梁的设计以及结构的抗震性能，对预应力结构的推广和基础建筑的建设具有重要的意义。
1 工程概况与结构选型
某4层的建筑局部2层(3层，4层)为大空间结构，平面尺寸为41.6m×24m。因单向跨度较大，经多种方案比较，选用有粘结预应力混凝土现浇框架和单向肋梁结构体系。框架采用横向布置，3层，4层高分别为6.7m和6.2m。根据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，楼板厚度150mm。
梁板混凝土强度等级C40。框架按6度抗震设防，地面加速度0.05g，场地类别Ⅲ类。框架抗震等级为四级。楼屋面活荷载为4.0kN/m2。
2 预应力框架梁设计与计算
2.1 框架的几何特征及外荷载作用下的内力计算
框架的几何特征见表1。
表1 框架的几何特征
2.2梁中预应力筋估算
框架梁预应力筋布置尽可能与外弯矩相一致。该工程采用如图1所示的正反抛物线预应力筋布置形式。预应力筋采用低松弛预应力钢绞线，fptk=1860MPa，fpy=1320MPa，预应力的有效应力取为张拉控制应力的70%。为考虑次弯矩对支座截面的有利影响，近似取0.9的系数将外荷载作用下的弯矩减小(支座为控制截面)。
现以楼面框架梁为例，因为作用在梁上的活荷载值相对恒载较小，且梁跨度较大，结合以往类似工程经验，裂缝控制应从严要求，按荷载短期效应组合下构件边缘混凝土拉应力满足下述限值要求的估算预应力筋:
将上述相应数据代入计算得:AP≥2094mm2。
考虑本工程较常规预应力设计跨度大，取2束9s15.2(200，150，200)(AP=2502mm2)。
2.3预应力损失计算
1)张拉控制应力σcon=0.7fptk=0.7×1860=1302MPa，预埋波纹管κ=0.0015，μ=0.25：孔道摩擦损失σL2(采用两端张拉,对于每跨梁，相当于一端张拉)，计算结果见表2。
表2 预应力损失计算结果
a=(1400－200－150)×0.15/0.5=315mm：b=(a/0.15)×0.35=(315/0.15)×0.35=735mm。
2)锚具内缩损失σL1，采用夹片式锚具，其回缩值为5mm(有顶压)，根据公式得:
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)第一批预应力损失汇总如下:端部:σL1=241.9N/mm2，跨中:σL1=1302×10%=130.3N/mm2。
4)钢筋应力松弛损失σL4:σL4=0.125(σcon/fptk－0.5)σcon=32.6N/mm2。
5)混凝土收缩徐变引起的预应力损失σL5(考虑自重影响，近似取恒载的全部):
支座处:NP=2652.4kN，σPC=1.33N/mm2。
跨中处:NP=2931.6kN，σPC=5.10N/mm2。
假设非预应力配筋面积，取预应力度:λ=0.6。
As=［Apfpy(1－λ)］/(fyλ)=6116mm2。
支座处:取As=6874mm2(14φ25，Ⅲ级钢)：ρ=0.798%。
跨中处:取As=6383mm2(13φ25，Ⅲ级钢)：ρ=0.756%。
则收缩徐变损失:
支座处:
σL5=(35+280σPC/fcu')/(1+ρ)=(35+280×1.33/30)/(1+15×0.798%)=42.3N/mm2。
跨中处:
σL5=(35+280σPC/fcu')/(1+15ρ)=(35+280×5.10/30)/(1+15×0.756%)=74.2N/mm2。
6)总预应力损失σL及有效预加力Np汇总见表3。
表3 总预应力损失σL及有效预加力Np汇总
平均σpe=1302－(316.8+237.1)/2=1025.1N/mm2。
2.4预应力引起的次弯矩和次剪力计算
(1)等效荷载
取支座和跨中截面有效预应力的平均值作为跨间的预应力值计算等效荷载(简化计算)，楼面梁预加力值Np=(2174.2+2190.8)/2=2182.5kN。
该工程等效荷载为:
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)综合弯矩、次弯矩及次剪力的计算
次弯矩等于综合弯矩减去主弯矩，主弯矩为框架梁中预应力值对截面的偏心距乘积。因梁中次弯矩接近常数，故梁中的次剪力可忽略。
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【关键词】预应力混凝土 管桩 技术施工
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
【引言】随着国际社会的科学技术正在不断的提升，其对于工程的应用技术也在不断的提升当中，预应力混凝土管桩在工地施工方面有着非常广泛的应用并且本身具有设计对地基要求不高，管桩本身质量十分可靠保证，工程使用中用时比较短暂，环保等明显优点。所以在一些特定的工程中，都会使用预应力混凝土管桩代替钢管桩，因为这样能够获得更好的效果并且同时取得好的经济效益和社会效益[1]。特别是到了我们国家九十年代，在该时代背景下我国的预应力管桩生产和工程应用得到了空前的大发展，所以这样就会导致其预应力混凝土管桩的制造和实际工程的生产量也大幅度增加，其中对于此类管桩的大量的使用办法与其相关的设计和施工方法的分析也大量产生出现，所以目前预应力混凝土管已经渐渐代替了大部分施工工程所需的材料。
1.预应力混凝土管桩施的工作流程
1.1施工前的测量放线
此过程要求测量人员利用控制点和轴线控制网进行测量并放出准确的桩位，同时施工人员要进行复核跟踪，并进行记录，待工程结束之后进行归档整理。具体的测量桩位放线步骤可以分为如下步骤：
（1）按照设计图纸中控制点与桩位位置的相对关系，测量人员需要计算出各项放样的数据，之后把计算结果交由施工人员进行复核审查。
（2）施工人员依照控制点与桩位位置的相对关系，自行对放样数据进行计算，将结果与测量人员所提供的数据进行校对，需复查无误后才可实施放样。
（3）当把经纬仪在控制点上架设之后，可以通过对前、后的视点零度线调整的运用，可以采用已经得出的桩位数据和极坐标方法进行准确的放样。
（4）待施工人员在进行放样工作结束之后，应使用经纬仪对已经放好的桩位进行复核，确认复核数据与计算数据无误后才可开始施工。
（5）在放样完成之后，应在工程的桩点位置中心按照管桩的直径大小画出圆圈，以保证后期施工中的对中和插桩[2]。
1.2进场后管桩的堆放
堆放预应力混凝土管桩的场地必须坚实、平整， 且管桩的堆放层数应低于5层。在设置承受木垫的过程中，如使用三点支撑，则支撑点应分别放在距离管桩长度两端的0.15倍和中点处；若使用两点支撑时，其位置应设置在距离桩长两端的0.21倍处。需要注意的是，每层所设置的垫木都应该在同一水平面上，且不同层间的垫木要保持在一个垂直线上。
1.3预应力混凝土管桩的起吊
在起吊之前，管桩需首先固定在桩机之上，起吊时应进行牢固捆绑且起吊点满足力学的原理要求。一般而言，起吊点可以设置在距离桩顶0.2米处，管桩与吊索之间必须增加衬垫，而且管桩与吊绳之间所保持的夹角应不小于15度[3]。
1.4预应力混凝土管桩的就位与初步加压
通常情况下，可以使用附加在桩机之上的吊钩和起重臂把管桩运送到位于桩机中部的圆形竖向夹具当中，进而通过夹具与管桩直径、弧度相吻合的夹片和液压系统把管桩固定在装架上。当管桩就位之后，对于第一节管桩的初步加压可以使用移动桩机。当标识地面桩位的点与管桩的中心点对准，且管桩一端初步压入土地内至管身初步稳定之后，才能够进行校正垂直度的正式沉桩作业。、
1.5预应力混凝土管桩的接桩
接桩的方法可以分为机械的结头连接和端板的焊接连接两类。目前所普遍使用的是焊接连接的方式，当正在下压的管桩距离地面位置位于0.5米至1米时，吊起上节管桩，在与此管桩完好对接且复核垂直度无误之后方可实施焊接，等到焊缝大致冷且焊接符合要求之后，才可以继续进行沉桩施压工序，直至施工过程完成。
需要注意的是，接桩、送桩、沉桩过程应该采取连续的模式进行，并且按照相应的地质资料和管桩的实际长度进行合理安排，防止桩端在进入持力层时进行接桩问题的产生。
1.6预应力混凝土管桩的沉桩记录和成桩
在进行沉桩记录的过程中需要记录如：入土深度、垂直度、各节管桩的长度、管桩的就位记录、贯入度、接桩长度以及桩顶最后标高所对应的压力值等等参数，随后可以完成成桩。在此过程当中，如果需要使用送桩器进行成桩时，应把高出地面的管桩截出后，方能将机位移动到下一个桩位。
2.预应力混凝土管桩施工过程中常见的问题与处理方法
2.1沉桩时无法达到设计要求
管桩的施工过程一般是将最终的贯入度和标高当作施工最终的控制，通常情况下，是以控制标准为主或作为参考，但有时在沉桩的过程中还是无法达到最终要求的沉桩控制设计参数。
2.1.1原因分析
造成此类问题产生的原因主要有两种：
（1）实际工程的地质与地质资料之间存在偏差，造成配桩的长度不准确，进而产生沉桩无法达到相关设计要求控制值的问题。例如：贯入力、桩顶标高、终压力等数值存在偏差。
（2）基于设备出现故障等因素，使得在沉桩过程的突然中断时间较长，管桩周围的阻力增大，进而使得沉桩难以达到持力层的设计要求。
2.1.2解决方法
在面对此类情况时，首先要查明工程项目所在地的地质情况，在必要时，可以进行地质的补充勘察，进而选择合理的成桩和持力层的有关控制数值，另外，还可以按照现场的有关施工要求选择合理的成桩设备。当在沉桩施工的过程中发生突发的异常情况时，必须要冷静分析问题产生的原因，并找出对策，切忌对压桩力进行盲目增大，防止管桩本身出现断裂。
2.2相邻管桩桩头出现位移或上浮
此类问题是指在进行沉桩施工的过程当中，与之相邻近的管桩可能因为受到挤土效应的影响而产生的桩身横向位移或上浮现象。
2.2.1原因分析
这类问题可能的引发因素包括以下三类：
（1）在施工过程中，由于桩位受到挤压而造成标志丢失或位置偏离，进而而成管桩位置的错位过大。
（2）进行沉桩施工的行车路线或沉桩顺序不合理。
（3）由于预应力混凝土管桩属于挤土桩，在进行沉桩施工的过程会出现因挤土效应而产生的地面突起，特别是当施工土层是桩位数量较多、管桩距离较密集、饱和性软土时，土地因为受挤压达到极限的密实度后而产生向上隆起，后进行施工的管桩便会造成向上的拉力，从而使得与其相邻或先前施工的管桩出现上浮或横向偏移的情况。
2.2.2解决方法
如在施工过程中发现此类问题时，使用取土引孔压桩法可以有效地对此类问题进行解决。
所谓取土引孔压桩法是指，在设计的管桩位置上螺旋钻机进行取土引孔后马上将管桩压入。在土体压缩性能较差的施工环境下施工时，引孔孔径应该比管桩直径小50至100毫米，深度要控制在管桩长度的30%之内，而且要保证压桩工序的同时进行，进而达到防治因地下水深入而造成的管桩端头土地承载能力下降或塌孔等问题的产生。
另外，在安排桩机移动线路和沉桩顺序时，应该坚持“先长后短、先集中后分散”、“先中心后周围”的顺序进行压桩操作和施工。如果按照此类要点采取措施之后依旧无法阻止偏移或上浮现象的发生时，则应该考虑原装复压等措施，在必要时可以讨论调整管桩之间的设计距离。
3.结语
鉴于科技的发展和工业化进程的加速，预应力混凝土管桩的施工技术的广泛应用也将逐步受到各方面的重视。随着对预应力混凝土管桩的施工经验的不断积累、设计的不断完善以及对预应力混凝土管桩的不断研究，其在实际使用中的水平与技术也会不断优化，在今后的工程建设当中也将产生更强大的经济效益。
【参考文献】
[1]谭启厚.高强预应力混凝土管桩施工技术[J].施工技术,2008.