体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

2024-09-04

体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用（共8篇）

篇1：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

通过实际模拟,对比了组装好钢梁后,在有无张拉体外索的2种情况下,施工桥面板混凝土跨中挠度值.其结果表明:在客观条件受限制的情况下,利用体外预应力二次张拉,便可解决因交通繁忙而不易施工的难题.

作者：刘建达 Liu Jianda 作者单位：山西省交通规划勘察设计院,山西,太原,030012 刊名：市政技术英文刊名：MUNICIPAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 28(1) 分类号：U445.4 关键词：钢-混凝土结合梁体外预应力二次张拉

篇2：体外预应力在盖梁加固中的应用

体外预应力加固[1]是80年代应运而生的一种新技术, 利用这一技术已挽救了许多旧桥, 同时提高了许多桥梁的承载能力。因此, 该项技术具有很好的应用前景。自体外预应力技术产生并应用于桥梁加固以来, 现已逐渐成为对既有桥梁结构进行加固的一个重要的方法。体外预应力加固方法的实质是以粗钢筋、钢绞线或高强型钢等钢材作为施力工具, 对桥梁结构施加体外预应力, 以其产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力, 从而达到改善旧桥其使用性能并提高其极限承载力的目的。体外预应力在桥梁上部结构加固中应用较多, 但对其在下部结构加固中应用极少, 本文主要结合工程实例介绍其在盖梁加固中的应用。

2 工程概况

大沙大桥位于顺德三乐公路 (三善至乐从) 大沙段的大沙圩与西海圩之间, 跨越潭洲水道。桥轴线与水道流线交角约为60°。桥梁全长489.0m, 宽24.0m, 全桥基础为桩基。

全桥为上下行分离结构 (2cm构造缝) 。上部为预应力混凝土宽翼板 (湿接缝) T型简支梁桥, 跨河部分桥梁跨径为30m。荷载标准:计算荷载, 汽车-20级, 验算荷载, 挂车-100;地震力, 按7级地震烈度设防;通行净高, H=4.5 m;桥面坡度, 纵坡2.2 5%, 横坡1.5%。据《顺德三乐公路大沙段大沙桥施工竣工图》交通部第二公路工程局二处 (1995年2月) 中描述:“跨河部分原设计为分离式独柱墩 (墩宽为1.8 m) , 因在施工过程中发现原设计的盖梁配筋安全储备不足, 随即在建设、设计、施工诸方的磋商后作了改形设计处理, 改形后的下部结构仍为分离式, 增加了柱宽, 减少了盖梁悬臂长。竣工后的下部结构形式为上宽下窄的细腰墩形式”。具体如图1、图2所示。

根据《佛山市顺德区公路桥梁工程CBMS系统外业数据采集项目顺德三乐公路大沙大桥桥梁检测报告》 (2007年8月) , 跨河部分独柱式墩身及盖梁混凝土普遍有竖向裂缝, 具体裂缝分布如图3所示。

3 盖梁加固设计

3.1 原盖梁承载能力计算

根据施工竣工图文件提供的资料, 对原结构进行承载能力验算。由于盖梁上部纵向受力钢筋不足, 对此根据原施工竣工图资料及《检测报告》中的有关描述对原结构采用汽车-20级车辆荷载进行了原结构承载能力及内力计算, 并取挂-100级荷载进行验算。计算原则为旧桥对应采用旧标准进行理论计算[1,2,3]。

计算假定如下:原盖梁承载能力只计算原设计的双悬臂结构, 不考虑施工中桥墩加固部分与原结构一起的共同作用。内力计算中, 结构自重作用下原结构的变形已产生, 此部分受力全部由原来未加固部分承受;使用荷载开始作用时墩柱已加固, 此时活载作用考虑为两者共同承担, 原盖梁根部抗剪承载能力验算时仅须验算恒载作用下剪力即可。

原盖梁设计基本参数:40号混凝土, 轴心抗压强度设计值为23MPa (旧标准) , 截面尺寸220 (宽) x180 (高) cm, 预应力钢束为6束24根Φ5碳素钢丝 (中心离上缘20cm) , 纵向普通钢筋为10根Φ18II级钢筋 (旧标准) , 箍筋为4根ф8I级钢筋 (旧标准) 。

计算结果:原结构盖梁的抗弯承载能力为5723KN.m, 抗剪承载能力为3351KN;恒载弯矩内力为6936KN.m (标准值) ;汽车-2 0级荷载产生的弯矩值为8 4 1 K N.m (标准值) ;挂车-1 0 0级产生的弯矩值为9 42 KN.m;最不利情况下, 盖梁悬臂根部截面 (盖梁裂缝处) 的弯矩设计值为9501KN.m (1.2M恒+1.4M活) 。原桥墩盖梁根部恒载剪力值为2 5 8 0 K N (标准值) 恒载剪力设计值为3 0 9 6 K N, 具体计算结果见表1。

3.2 原结构裂缝原因分析

根据表1计算结果, 原盖梁抗剪承载能力满足恒载作用下的设计值要求。盖梁出现竖向裂缝, 其原因是盖梁顶部纵向受力钢筋不足造成弯矩承载能力不够, 盖梁裂缝属于结构裂缝[2,3], 需进行裂缝封堵及强度补强加固。墩柱中竖向裂缝、帽梁下裂缝属非结构裂缝, 原因是新旧部分连接混凝土结合不牢、新旧混凝土的收缩、徐变不一致等导致出现裂缝;鉴于该桥已修成多年, 混凝土的收缩、徐变已基本完成, 此部分裂缝不会继续开展, 对于此类裂缝, 仅进行裂缝封堵及加设钢板加强新旧混凝土接合面的连接即可。

3.3 盖梁加固设计方案

目前常用的加固方法有增大截面和配筋加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维布加固法等。针对于本工程, 如采用增大截面和配筋加固法, 盖梁上表面受到上部结构T梁制约, 下表面桥墩盖梁在施工过程中已加固改成细腰墩形式, 只能在侧面加大尺寸;根据计算结果, 盖梁的抗弯承载能力为5723KN.m, 远远小于设计值9501KN.m, 不仅需要大量的混凝土量, 而且加固效果不明显。如采用粘贴钢板加固法或碳纤维布加固法, 为保证施工期间不中断交通, 同理, 也只能在侧面粘贴钢板或碳纤维布, 无法满足承载能力要求。综合考虑工程造价、施工方便、对交通的影响等因素, 并结合盖梁计算结果及裂缝产生原因分析, 对盖梁的加固采用体外预应力加固法加固[1]。

体外预应力筋采用标准抗拉强度为9 3 0 M P a的精轧螺纹粗钢筋, 直径为3 2 m m, 张拉控制应力为0.9×9 3 0=837MPa, 单根张拉控制力为673KN, 采用单端张拉。精轧螺纹粗钢筋共布置6根, 对称布置在盖梁两侧, 离盖梁上缘分别为15cm、30cm、45cm;精轧螺纹粗钢筋两端固定在钢支架上, 钢支架采用粘钢加固的方式, 粘贴在原结构上;在预应力筋的中部设限位体2处, 防止加固预应力筋的侧向移动, 为防止精轧螺纹粗钢筋锈蚀, 采用PVC管进行保护。具体布设详见图4。

经计算加体外预应力后结构抗弯承载能力为9 9 6 1 K N.m, 大于计算内力9 5 0 1 K N.m, 强度满足规范要求。对正常使用承载能力验算假定加体外预应力后原预应力钢束 (6束24根Φ5碳素钢丝) 预应力损失为25%, 其计算结果为:在使用期构件底部压应力为5.27MPa, 小于0.5 R a (1 1.5 M P a) , 满足规范要求;截面上缘在使用期拉应力为2.03MPa, 根据规范, 40号混凝土当裂缝宽度达到0.1mm时拉应力可达到4.1 MPa, 截面上缘在使用期裂缝满足规范要求。具体计算结果详见表2。

4 运营情况

大沙大桥跨河部分桥墩盖梁加固于2008年4月完工, 运营至今, 盖梁既有裂缝经封闭后未见开展, 也未发现任何新的裂缝, 各加固构件受力状况均良好。

5 结语

本文通过工程实例具体分析了盖梁裂缝产生的原因及采用体外预应力对盖梁加固的适用性及加固方法, 从施工的方便性及运营后的良好状况得出如下结论:

1) 体外预应力不仅适用于钢筋混凝土构件而且适用于预应力混凝土构件, 通过对受拉区施以体外预加力, 可以抵消部分自重应力, 起到卸载的作用, 从而能较大幅度地提高梁的承载能力。

2) 体外预应力在自重增加很小的情况下, 能够大幅度改善和调整原结构的受力状况, 提高承重结构的刚度和抗裂性能, 封闭既有裂缝和限制裂缝开展。

3) 体外预应力对盖梁加固, 由于自重增加小, 对桥墩及基础受力状况几无影响, 可节省对桥墩及基础的加固。

4) 体外预应力对盖梁加固, 可以在不限制通行的情况下施工, 对桥梁运营影响较小。

5) 体外预应力对盖梁加固, 养护、管理均较方便, 既可作为临时加固手段, 又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。

总而言之, 体外预应力对盖梁加固不仅简单易行、节省工程造价、缩短工期, 而且可以在不影响交通的情况下施工, 具有布置方式灵活等多众优点, 该方法值得同类工程借鉴和推广。

参考文献

[1]黄侨.公路钢筋混凝土简支梁桥的体外预应力加固技术.人民交通出版社.1999.

[2]谌润水, 胡钊芳, 帅长斌.公路旧桥加固技术与实例.人民交通出版社.2003.

篇3：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

关键词：后张法；预应力；梁桥；施工

中图分类号：TU757

文献标识码：A

文章编号：1000-8136(2009)20-0002-02

后张法预应力混凝土简支梁桥(以后简称后张法梁桥)自20世纪50年代以来，由于材料性能不断改进，设计理论日趋完善，施工工艺的革新创造使得这种桥型获得很大发展，在桥梁工程中占有日益重要的地位，后张法梁桥在施工中主要有以下特点：①桥梁构件的型式各尺寸趋于标准化，有利于大规模工业化制造。②预制场内集中管理进行工业化预制生产，可充分采用先进的自动或半自动机械化的施工技术，以节省劳动力和降低劳动强度，提高工程质量和劳动生产率，从而显著降低工程造价。③构件的制造不受季节影响，而且上下部构造可同时施工，大大加快桥梁建设速度，缩短工期。④可节省大量支架、模板等材料消耗。

由于以上特点，以及在设计中的种种优点，后张法梁桥在山西省公路建设，特别是大运路建设中得到广泛应用，全线几乎80％的大中桥采用此种桥型。

现将后张法梁桥施工中的几点经验概述如下。

1吊装方案的确定

这个问题在工艺上应该靠后，可它的施工是一条主线。这一决策应超前地充分考虑桥位地形条件、桥墩高度、工程进度安排，就近起重设备的能力等，这种情况较适于架桥机上作业，但必须在桥头建预制场或修运梁道，而桥头两侧山坡较陡，填方路基尚未成型，平整场地土石数量较大，而且受桥头隧道干扰；若用自行吊车桥下施工，可直接在河滩建预制场，缩短运梁距离，加快吊装速度。这两方案比较，同时考虑到工期要求紧，选择了自行吊车桥下吊装方案。总之桥上吊装受场地影响小，不受梁重限制、费用低，但工期长；桥下吊装受地形影响大，费用高，但工期短，可隔跨作业。根据当前情况，一般首先考虑桥下吊装，但应注意起重设备供求的矛盾，以免因设备延误吊装。

2模板制作方案确定

后张法的模板分为底模和侧模。底模有一次性和多次性的，侧模可分为钢模、木模、钢木结合模。

底模选择各有利弊。一次性底模可缩短预制工期，分散预制，但他的造价太高，场地大。多次性底模可周转使用，造价低，但它的工期长，需要必要的移梁设备。在各工地施工中主要考虑了工期紧都选择用一次性底模。底模材料考虑了地基承载力。根据实际情况，采用了砖模、混凝土模、加盘混凝土模、砂浆模面、效果都比较好。

侧模根据周转次数，是否标准梁型选用不同材料。一般选择钢模，周转次数多，拆装便利，不变形，附着振捣效果好，可长期使用，但它的加工工艺复杂，工期长，一次性投资大。木模主要适用于非标准梁型，造价低。木材可周转。在吴子高速施工中，采用木模，在壳板上钉薄铁皮浇注中特别加强附震，效果也十分好。另外，钢模在冬季施工注意保温；木模在夏季施工注意散热。

3混凝土浇注

混凝土浇注要从4方面严格控制：①原材料，②配合比，③浇注方法，④振捣。

混凝土在浇注时，一般是一次性浇注成功，但在施工期间因特殊情况导致浇注中断的情况时有发生，需要特别注意的是：当混凝土浇注的中断时间超过前层混凝土的初凝时间时，则要等前层混凝土强度达到2.45MPa以后再浇注新的混凝土，以保证接缝处混凝土具有较高的密实度。而且在浇注新的混凝土时，必须做到：①浇注前，先凿除老混凝土表面，应用清水冲洗干净，同时，不得留有积水，在浇注新的混凝土前，垂直缝应刷一层水泥浆，水平缝应在全部接触面上铺一层15cm左右的水泥砂浆，斜面接缝应将前面混凝土造凿成台阶；②接缝处于梁体的重要部位时，在浇注新混凝土时须加强钢筋，以防受力时开裂。

4成孔器选择

孔道成型是后张法梁施工中的一项重要工序。成孔器可分为抽拔式和预埋式两类。

抽拔式一般采用特制橡胶管，用井字架固定在梁体钢盘中，待浇注后一定时间拔出。橡胶管可重复使用，降低造价。根据经验，在梁长不超时25m，孔道曲率小的情况下使用效果比较好。但它也存在一些问题：①抽拔时间不好掌握，必须根据不同的季节，不同的水泥品种，通过具体试验确定；②安装连接比较复杂；③抽拔需要一定场地，需要机械配合人工；④事故率较高，容易出现孔道错位，抽拔时断管，孔道缩径等现象，使钢绞线穿入困难，甚至梁报废。

埋置式一般采用特用特制铁皮波纹管直接成孔，对于梁长超过25m，孔道曲率大的梁效果较好。

5张拉

施工预应力的大小直接影响构件的质量，所以在施工预应力时必须按设计要求，准确地进行拉张。一般在预制构件时，要待预应力梁的混凝土强度达到60％以上时，先张拉一部分力筋，对梁体施加较低的预压应力，使梁体能承受自重荷载，这样就可以将梁体提前从台座上移出，加强施工进度(先张拉的预应力筋的根数、位置和锚头局部承压应力均需通过验算后确定)。然后继续养护，待达到混凝土设计强度后，按照设计要求再对其他受力筋进行张拉。通常采取后张法预应力施工的桥梁长度都较大，张拉时，多采取两端张拉的方法。张拉时，两端千斤顶升降速度应大致相等，以防过大偏心压力导致梁体出现较大的侧弯现象。分批张拉时，先张拉的预应力筋应考虑因嗣后张拉其他预应力筋所引起弹性压缩的预应力损失，计算出预应力损失值后加入先张拉力筋的控制应力值σk内，但σk不能超过有关规定，否则应在全部张拉后进行第二次张拉，补足预应力损失。为减小预应力损失，应压紧一端销塞，并在另一端补足至σk值后，再压紧锚塞。

6压浆

在预应力筋张拉后，一般要在14d内及早压浆。压浆一般分两次进行，每一孔道宜于两端先后各压浆一次两次的时间间隔一般为30min～45min(在这个时间间隔内先压住的水泥浆已充分泌水又未达到初凝)，以保证压浆的饱满，但根据实际情况有时也可采用一次性压浆的方法，比如在京沈高速公路的滦河特大桥的30m预制梁制作时，在施工前就提前对试制的梁进行灌浆试验：调整水泥浆的水灰比，尽量减少泌水率。通过试验证明在一定的水灰比情况下，一次性压浆就可以使孔道饱满。在这个基础上在施工中严格控制水泥质量和水灰比，采用了一次性压浆的方法，大大加快了施工进度。后从检查孔抽查压浆质量，证明压浆饱满，完全符合质量标准。

孔道压浆一般是先下后上，一次性尽可能将集中在一处的孔压完。若中间因故障停止作业时，要立即将孔道内的水泥浆冲洗干净，以便重新压浆时，孔道畅通无阻。对于曲线孔道和竖向孔道一般应由最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。另外需要注意的是，压浆工作要特别注意温度的变化，温度过低(一般指低于5℃)时，应对梁体预加温，然后方可压浆，并要在灰浆强度达到其设计要求之前，保证其温度正常；而在气温较高(一般指高于35℃)时，也要采取降温措施：比如搭凉棚、夜间作业等。

篇4：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

青梅大桥工程全长2 014.59 m, 其中道路长969.59 m, 引道长148 m, 桥梁全长897 m。桥梁跨越牡丹江, 沿规划线路方向, 桥位处江面宽度约为589 m, 主河槽靠近东侧江边, 主河槽宽度约为163 m。为避免在江中央设桥墩, 主桥跨越主河槽位置采用75 m+120 m+75 m的三跨变截面预应力混凝土连续梁, 梁底缘线采用二次抛物线。桥梁结构横向分两幅, 单幅桥宽17 m, 左右两幅按独立双桥设计, 均为三向预应力单箱单室结构。单幅桥梁上部结构采用单箱单室变截面预应力连续箱梁, 支点处梁高7.5 m, 跨中梁高3.0 m, 箱梁顶宽17 m, 底宽9 m, 悬臂长4 m。下部桥墩采用矩形实心墩, 基础为承台接钻孔灌注桩基础。

2 桥梁结构设计

2.1 上部结构设计

主桥为跨径75 m+120 m+75 m悬浇预应力混凝土变高连续箱梁, 跨中、边支点处梁高3.0 m, 中支点处梁高7.5 m, 梁高变化段梁底曲线采用二次抛物线, 边跨梁端15.86 m范围内为直线段。

箱梁截面为单箱单室, 箱梁顶宽17 m, 底宽9 m, 两侧翼缘悬臂长度4 m。1~16号块箱梁顶板厚30 cm, 支架现浇段支点处顶板厚30~100 cm。箱梁底板厚由跨中32 cm按二次抛物线变化到0号块横梁根部100 cm, 支架现浇段支点处底板厚32~100 cm。箱梁腹板厚由跨中50 cm变化到70 cm再变化到0号块横梁根部90 cm, 边、中跨合龙段处腹板厚50 cm, 支架现浇段支点处腹板厚50~100 cm。箱梁中支点处横梁宽400 cm, 边支点横梁宽200 cm。采用纵、横、竖三向预应力设计。主桥上部结构半立面示意图见图1, 横断面示意图见图2。

2.2 下部结构设计

17、18号桥墩为主桥中墩, 墩身为矩形实心桥墩, 横桥向长900 cm, 顺桥向宽400 cm。承台高度300 cm, 上层高度250 cm, 下层高度50 cm, 其下设150 cm厚封底混凝土。承台侧面设置破冰体, 承台内设置2层冷却管, 间距100 cm。基础为12根φ150 cm钻孔灌注桩。

16号桥墩为主桥边墩, 墩身为实心矩形截面, 横桥向长400 cm, 顺桥向宽300 cm。墩顶设置盖梁, 盖梁根部高度为200 cm, 横桥向长1 550 cm, 顺桥向宽300 cm。承台高度220 cm, 横桥向长1 330 cm, 顺桥向宽640 cm。基础为6根φ150 cm钻孔灌注桩。19号桥台采用桩柱式桥台, 半幅桥台下接2根φ200 cm钻孔桩。

2.3 桥梁结构计算

1) 整体建模。主桥上部结构按全预应力构件进行计算, 上下部结构整体建模。采用“MIDAS2010-7.8”版程序进行整体计算。

2) 边界条件。采用弹性连接模拟支座, 支座类型按实际输入。由于墩底均下接群桩承台, 可以认为墩底为固结, 这样考虑是偏于安全的。

3) 横向桥面板计算。主桥上部结构横向取1 m长的中跨跨中截面梁段分析, 横向框架静力计算以平面杆系理论为基础, 采用桥梁博士V3.2版进行结构分析。

3 桥梁主要施工工艺

3.1 0号块梁段施工

设计0号块托架时应考虑以下荷载:模板及支架自重、钢筋混凝土自重、施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载、振动混凝土时产生的荷载、风荷载。0号块施工实景图见图3。

0号块托架布置示意图见图4。

斜撑部分:在顺桥向墩身两侧预埋2 cm厚的A3钢板和预留槽孔作为牛腿斜撑的受力点, 牛腿斜撑与钢板焊接牢固, 每根上弦杆通过4根25 mm的精轧螺纹钢拉紧。

横梁部分:横梁采用2I40b、2 I45b工字钢, 底板下纵梁为I25b工字钢。

3.2 挂篮悬浇施工

1) 挂篮构造。将挂篮走行轨道安装并锚固在0号段竖向预应力钢筋上, 在0号段顶组装挂篮。利用吊车将在加工厂部分组拼完成的挂篮部件吊至梁顶进行组装, 在梁体0号段上组拼挂篮。挂篮组拼完成后, 按模拟荷载, 对挂篮主桁架进行等效加载试验。

2) 挂篮安装。安装的关键工序如下。

(1) 主桁架安装。在0号块两侧托架上同时安装2套挂篮, 以便向2个方向对称施工, 维持悬浇的平衡。

(2) 底托架安装。在拼装主梁系统的同时, 在主墩承台上组装底模平台、底托架。利用塔吊提升底模平台, 将底模平台后下横梁与0号块旁的托架连接, 底模与0号块梁底搭接。

(3) 安装模板。依次安装各外侧桁架及侧模, 包括桁架各片之间连接件等, 使左右两侧模板及支架各自形成整体。

(4) 安装前工作台。前工作平台用倒链与上主梁连接, 以便随着施工需要升降。

3) 挂篮预压。为确保悬臂灌注施工安全, 检验挂篮受力状况, 测定挂篮弹性及非弹性变形。在挂篮使用之前进行荷载试验, 得出所有实验数据后, 与设计计算值相对比, 检查挂篮满足施工要求后方可进行悬浇施工。

4) 挂篮悬浇施工。外侧模及底模就位后, 绑扎底板钢筋及钢束定位架, 安装预应力束管道。安装顶板吊架并铺设顶板底模, 绑扎顶板钢筋和安装预应力管道, 当悬浇段混凝土强度达到90%时方可进行预应力张拉。

5) 挂篮前移。悬浇段张拉压浆后, 进行挂篮移动, 再进行下一梁段施工。

3.3 边跨现浇段施工

青梅大桥边跨现浇段梁段长13.86 m, 梁段重量较重, 采用搭设满樘支架的施工方法进行施工。

3.4 合龙段施工

1) 边跨合龙段施工。挂篮悬浇至最大悬臂状态完毕后, 将挂篮后退, 即可进行边跨合龙段施工。施工时, 进行压重至混凝土浇筑时逐步卸载。浇筑时间选取在日平均气温变化最小时进行。

2) 中跨合龙段施工。为保证梁体线型, 合龙段两侧梁段上设置压重。待日气温变化最小时, 锁定中跨合龙段, 焊接劲性骨架, 然后绑扎钢筋, 浇筑混凝土。待灌注的水泥浆强度达到设计要求后, 即可拆除临时支座及锚固筋, 完成体系转换。

4 结语

牡丹江青梅大桥工程采用挂篮悬臂浇筑施工, 成功跨越牡丹江, 保证施工进度, 节省资金, 为进一步拓展牡丹江市的城市发展空间, 实现城市向牡丹江东岸的扩展创造有利条件。该工程成功的施工方法为其他桥梁施工提供了技术依据和实践经验。

摘要：悬臂浇筑法自1953年成功问世、发展至今, 已成为修建大跨径桥梁的一种有效施工工法。随着设计、施工、预应力混凝土技术的飞速发展, 悬臂浇筑的工艺越来越成熟。结合牡丹江青梅大桥工程实例, 介绍悬臂浇筑法在大跨预应力混凝土连续梁设计及施工中的应用。

篇5：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

某酒店工程位于福建省晋江市世纪大道和规划中的十三号路的交叉口，按照國内饭店五星级标准进行设计和建设。总建筑面积65199 m2，地下一层，地上16层，建筑总高度64.8米。裙楼顶层为可容纳约600人就餐的大宴会厅，为达到良好的就餐和宴会效果，该区域未设计结构柱，该屋面混凝土4根主梁采用后张法有粘结预应力结构，主跨度为30.8m，截面尺寸为750mmx2000mm~2430mm，混凝土强度等级C35。预应力梁WYKL1配束为5-9Φs15.2、WYKL2配束为4-9Φs15.2，见图1、图2。

图1 预应力梁WYKL1

图2预应力梁WYKL2

2预应力施工采用的材料和设备

2.1预应力钢筋

本工程的预应力采用Φs15.2高强钢低松弛钢绞线束，抗拉强度标准值fptk=1860Mpa。

2.2波纹管及灌浆材料

预应力梁9孔采用Φ75金属波纹管，接头管采用相应大一号规格的波纹管，灌浆用水泥采用普通硅酸盐42.5级水泥。

2.3锚具

本工程为有粘结且全部为一端张拉，张拉端采用9孔夹片式群锚，固定端采用挤压锚。

2.4张拉设备

张拉千斤顶根据锚具型号选用YDC2500后卡千斤顶，配套油泵为ZB4-500型电动压泵。张拉前应对机具、设备和油表进行校核和标定，张拉设备应配套校验，张拉设备应在校验规定的有效期内使用。

3预应力混凝土梁施工工艺

预应力钢筋下料平整场地搭满堂红钢管脚手架铺大梁底模板、起拱和找正底标高绑扎梁非预应力钢筋定预应力筋曲线坐标位置、焊定位钢筋波纹管穿入梁内并固定留排气孔支侧模绑扎楼板非预应力钢筋(底层筋) 穿预应力筋安装预应力筋张拉端安装水电专业管等绑扎楼板非预应力钢筋(二层筋) 浇注混凝土并养护一张拉各榀梁预应力筋灌浆切割封锚。

4预应力混凝土梁板支撑体系

4.1模板及支撑体系选择

该工程裙楼屋面超限指标包括梁线荷载>20kN/m、支模高度>8m、跨度>18m，属超重、超高、超大跨度模板支撑体系。经组织专家论证，最终梁板模板采用18 mm厚优质胶合板；小楞木采用50×100mm松木；主楞采用100×100mm松木或双根Ф48×3.5mm焊接钢管；梁侧模对拉螺栓采用M14普通螺杆。支撑体系采用Ф48×3.5mm钢管和扣件连接，立杆顶部采用可调U型顶托受力，底座采用150mm×150mm×8mm钢板和钢管套管焊接组成。

图3梁模板支撑

4.2支承楼板加固

该工程二层楼板作为高大模板支承楼面，其承载力不能满足要求，需由一、二层楼板共同承担，因此浇灌屋面梁板时，二层板的模板不得拆除，还需在一、二层板对应预应力梁的位置进行加撑。加撑立杆横向每排三根，横距400，沿梁纵向间距1000，立杆顶用可调顶托与梁板撑紧。立杆纵横设水平拉杆，步距小于1800。在框架柱位置，横杆每步均与柱拉结。横向每隔四排设一道剪刀撑，纵向设一道剪刀撑。

5有粘结预应力筋的穿管

有粘结预应力的施工特点是需套波纹管及灌浆。先将下好的钢铰线按长度及波纹管内束书分组编束，然后将金属波纹管套入每组预应力束中，波纹管接头处采用接头管连接，接头管约30cm长，在接头管两端用铁丝将它与波纹管扎紧，缠上塑料胶带以防漏浆。波纹管安装时要求位置准确，采用U型钢筋卡与支撑筋固定牢固，避免在浇筑混凝土过程中产生移位，从而保证预力筋位置准确。端头锚垫板与波纹管孔道中心保持垂直。将穿好管的预应力束在预应力梁中与普通钢筋同时绑扎，在预应力束布束直至浇捣砼前要不时检查金属波纹管是否有破损，如果发现有破损应及时用塑料胶带扎紧，以防漏浆。

6预应力筋的装配及安装

6.1预应力筋的下料

预应力筋的下料长度应考虑设计曲线长度，张拉端外伸预留长度，弹性回缩值，张拉设备，钢材品种和施工方法等因素。预应力筋运至现场后要分区分类堆放，露天堆放时，需要盖防雨布，下面应加垫木，尽量不得与地面接触，防止锈蚀、弯曲，在堆放期间严禁碰撞踩压。

6.2波纹管安装

波纹管安装以底模为基准，按预应力包络曲线坐标定出相应位置，将其固定在定位钢筋上。在穿钢丝束以前，波纹管所有管道端部均密封并加以保护。波纹管的连接，采用大一号同型波纹管作接头管，连接后用密封胶带封口。

由于该工程预应力梁的断面大（750mmx2000mm~2430mm），钢筋笼自重大，施工中留了一侧梁模，待钢筋笼绑扎完毕，预应力定位、布管、穿束完毕，再封该侧梁模。钢筋笼是在板面上绑扎，待预应力定位、布管、穿束完毕后钢筋笼才能放下，尽量使用手拉葫芦，从而避免了下放过程中破坏预应力波纹管。

6.3预应力筋的铺设、定位

在绑扎普通钢筋笼时，将预应力束与普通钢筋的主筋同时放入绑扎，为了保证预应力束的设计曲线形状，应根据曲线计算高度，沿梁的方向每隔1m～1.5m，根据控制点位置，制作相应高度的马凳箍焊在主筋上。在跨中的位置可不设马凳，但预应力束的反弯点处必须设马凳，在马凳处把预应力束与马凳钢筋牢牢扎紧。预应力束的曲线要流畅，水平不偏摆，钢筋笼放入梁模板后要及时调整预应力束以保证曲线形状，各工种预埋件预埋时要避免移动预应力束的垂直位置。

7预应力梁的端部张拉端节点安装

7.1固定端的节点安装

固定端的铁板、挤压套筒不能外露，在保证矢高的情况下，铁板尽量分散，不互相挤压、打铰，然后按设计要求焊接网片钢筋或用螺旋筋焊在铁板上代替网片筋，电焊中应注意不能让电焊碰到裸露的高强预应力束。

图4有粘结固定端大样

7.2有粘结张拉端部节点安装

张拉端部采用群锚（见图5）体系并用内凹式处理方法。在锚垫板安装完成后，对垫板工作长度内的外露钢绞线进行保护，同时对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行封闭，防止其他物质对其损害。本工程的具体方法是在外露钢绞线外采用防水塑料布材料进行包裹。

图5张拉端群锚大样

8有粘结预应力灌浆管的埋设

有粘结预应力筋的灌浆需预先埋设灌浆管，在预应力筋铺设完毕后可进行灌浆管的埋设（见图6）。预应力梁应在预应力束形的高点处留设灌浆孔。将灌浆管的压板与金属波纹管牢牢扎在一起再用胶带缠紧，灌浆管长度应高出砼表面20mm～30mm，然后将灌浆管口弯折扎死，以防漏浆。为防止在浇捣砼过程中因碰撞而引起灌浆管断裂，可在灌浆管内插入钢筋，然后再将灌浆管与梁的钢筋扎紧。在固定端部可用一长灌浆管，将一端插入波纹管端部，一端引出砼表面，再用水泥封堵波纹管端部的空隙，以防漏浆、堵管，同时注意不可将管引出端留在柱模或墙模内。

图6灌浆管的埋设

9混凝土的浇注

本工程主跨度为30.8m的大梁截面尺寸为750mmx2000mm~2430mm，其结构配筋十分密集，对砼的要求除了流动性大以外，还要求初凝时间尽量延长，从而须严格控制砼的塌落度。该工程相关技术要点包括：1、需优化混凝土配合比、减少水泥用量、加强振捣养护，保证混凝土养护时间，来减少收缩徐变引起的预应力损失。2、砼具体浇筑过程中，大梁砼采用分层连续浇筑，浇筑每层厚度为400mm左右，不留施工缝，同时确保模板支架施工过程中均衡受载。3、浇筑过程中，需注意对波纹管等埋件的保护，严防发生位移和漏浆等事故。

10预应力筋的张拉

10.1张拉前准备工作

砼强度等级为C35，根据设计要求，达到C30后方可进行张拉。张拉前应提供结构构件砼的强度报告，当砼强度满足后，方可施加预应力。张拉控制应力为σcon=0.7x1860=1302N/mm2，超张拉3%。单根钢绞线张拉力为1302x140x1.03/1000=187.75KN。有粘结预应力束采用YDC2500(2500KN)的千斤顶进行张拉，每次九束同时张拉，油泵为ZB4-500型。

10.2张拉顺序

一端张拉过程即分级张拉一次锚固。预应力筋张拉用液压千斤顶的张拉行程一般为15cm～20cm，对较长的预应力筋，其张拉伸长值会超过千斤顶一次行程，必须分级张拉，分级锚固。张拉施工顺序为：00.1σcon1.03σcon锚固，同时可以分级加载、分级测量伸长值。

10.3张拉施工的质量管理

张拉施工工艺为：锚具安装限位板安装千斤顶安装工具锚安装千斤顶进油张拉伸长值校验卸荷锚固记录。预应力张拉施工中采用双控的方法进行质量控制，以张拉力控制为主，测量张拉伸长值做校核。

预应力张拉时应采用变角器、附加锚环等设施调整千斤顶的位置，务必保证孔道、锚具、千斤顶三对中，以免增加孔道损失。如前所述，安装时保证了垫板与孔道轴线的垂直，只要保证张拉时锚环紧贴垫板，没有倾斜，即可保证其三对中。

10.4张拉伸长值的计算方法

10.4.1 理论伸长值

该工程在实际操作时预应力束张拉伸长值△L采用以下简化式计算：

△L=NpL/（ApEs）

式中 Np—预应力筋平均张拉力；

Ap—预应力束截面面积；

Es—预应力束弹性模量（取1.95E+5）；

L—预应力束实际长度。

多曲线段组成的曲线束应分段计算，然后叠加，这样计算的结果才趋于准确。（具体计算从略）

10.4.2 伸长值的实测和校核

由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的间隙，需要一定的张拉力，才能使之靠紧。预应力筋张拉伸长值的测量，是在建立初应力之后进行。实际伸长值△L应等于:

△L=△L1+△L2-△ Lc

式中 △L1—从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；

△L2—初应力以下的推算伸长值；

△Lc—混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。

张拉时，通过张拉伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算值的偏差在±6%范围之内，超出时立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后才能继续张拉。张拉完毕后，校对张拉记录对有疑问的预应力筋要进行必要的补拉，完成上述工作后才可拆除底模及支撑。

10.5预应力张拉施工中的安全控制

该工程在预应力张拉施工中，潜在的危险源包括：1.预应力钢绞线断丝、滑丝；2、预应力张拉端或固定端砼振捣不密实，存在空鼓导致张拉时局部承压无法满足产生破坏；3、锚具组件破坏；4、张拉设备故障等。

项目组针对锚具组件破坏和张拉设备故障这些危险源，在张拉前重视检查、测试，确保锚具进场抽检合格才使用。张拉施工中最危险也是最常见的危险源时钢绞线断丝、滑丝及锚下空鼓导致局部承压不能满足，无法事前进行判断。该工程在张拉前采取了严格的保护措施，避免危险源发生、伤人，如张拉时千斤顶后严禁站人，张拉脚手架确保牢固可靠，并在千斤顶后约1.5m的位置设置可靠挡板，防止张拉时断丝发出伤人等。

11有粘结预应力筋灌浆、防腐处理及端部封堵

灌浆是有粘结预应力施工的关键内容。该工程根据专家组的意见，在预应力筋张拉后立即灌浆，可减少预应力松弛损失20％～30 %，因此，灌浆前先打通高点的灌浆孔，以便灌水、灌浆时排水、排浆，先用清水清洗孔道，张拉端或固定端出水较大、各处均畅通时，才安排灌浆。灌浆采用标号不低于42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比0.4～0.45，在水泥浆中适当掺加减水剂。

由于采用普通灌浆工艺难以保证的就是孔道灌浆的密实性和饱满性，该工程在灌满孔道并封闭排气孔后，通过继续加0.5～0.6MP的压力，以提高孔道压浆的饱满度和密实度，稍后再封闭灌浆孔，对传统灌浆工艺进行了适当的改进。张拉端多余的预应力筋用砂轮切割机截断，忌用电焊烧断，剩余30mm，在封堵前先涂环氧树脂，后用相同强度等级的膨胀细石砼封堵。

12結语

超大跨度预应力混凝土大梁是大型公用建筑结构的关键部位，施工技术难度大，对工期、质量、安全、成本影响较大。施工过程中对模板及其支撑体系要求具有很高的稳定性，工序较多,施工较复杂,且需要张拉设备和锚具等设施。同时，后张法超大跨预应力混凝土梁要建立正确的有效预应力，可以通过超张拉来减少预应力损失，用伸长值校核时宜控制在±6%。随着我国建筑业的飞速发展，施工技术及施工队伍素质的不断提高，预应力混凝土必将迎来更加美好的应用前景。

参考文献

[1]李国平.预应力混凝土结构设计原理. 人民交通出版社,2000.1

篇6：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

体外预应力因其受力性能优良、施工速度快且较经济, 而被应用于新建的混凝土结构中, 同时也作为修复和加固结构的主要方式之一而得到了广泛的应用。随着实践的发展, 人们对体外预应力的研究也在不断的深入和发展。

作为受弯构件设计中考虑最重要的一个问题就是确定正截面的承载能力, 而体外筋的极限应力增量是影响承载能力的主要因素。体外预应力混凝土受弯构件中体外筋在承载能力极限状态下的极限应力对构件的抗弯性能有着极为重要的影响, 而体外筋在极限状态下的应力值取决于整个结构的变形, 除了结构的几何尺寸、荷载形式、荷载水平外, 还依赖于转向块的设置数量和位置、体内受力钢筋的配置情况等。国内外大多数的体外预应力混凝土结构受弯构件的设计计算均是按照体内无粘结预应力混凝土的设计计算方法进行的。但由于二次效应的存在, 使得这种计算结果与实际情况偏差比较大。国内外的学者进行了大量的理论分析和实验研究, 取得了不少的成果, 给出了不同形式的体外筋的极限应力的增量计算公式, 但都存在一定的局限性。

2 计算分析

本文考虑了三个主要的影响因素, 转向块的个数、跨高比、初始预应力大小, 它们对体外预应力结构的力学行为起主要的影响因素。

本文总共建立了12个体外预应力混凝土简支梁模型, 通过数值模拟计算, 体外预应力能够很好的提高简支梁的极限承载能力。

2.1 非线性特性

对于体外预应力混凝土简支梁, 由于其体外索和梁体在受力过程中变形不相协调的特点使计算比较困难, 考虑了材料非线性和几何非线性, 采用有限元进行数值分析是常用的一种方法。它用来模拟体外预应力混凝土简支梁的全过程分析, 体外预应力混凝土结构有限元建模有其特殊性, 如何建立有限元模型是正确分析的基础。本文详细介绍了如何运用ANSYS对体外预应力混凝土简支梁进行有限元建模及全过程分析, 包括单元选取、本构关系的选用、网络的划分、计算的设置等。

2.2 模型单元选择

⑴混凝土单元:ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。SOLID65单元具有八个节点, 每个节点具有三个自由度, 即X、Y、Z三个方向的线位移;还可对三个方向的含筋情况进行定义。

⑵非预应力钢筋单元:非预应力钢筋可采用两节点的LINK8单元, 每个节点有三个自由度, 可以在X、Y、Z三个方向平移, 该单元具有塑性、蠕变、应力钢化、大变形、大应变功能。

⑶体外预应力筋单元:体外预应力筋可采用LINK10来模拟, 该单元是一个两节点单轴拉压单元, 不考虑抗弯和抗剪, 每个节点有三个自由度, 对应于X、Y、Z三个方向平移。

⑷预埋钢板单元:在锚固和加载处预埋钢板, 预埋钢板可采用三维实体单元SOLID45来模拟。

⑸转向块单元:转向块可采用三维实体单元SOL-ID45来模拟。

2.3 建模参数

建模过程中的材料及几何数据参数如下, 混凝土采用C30, fc=14.3Mp, ft=1.43Mp, 体内受拉钢筋采用HRB335, 体内受压钢筋及箍筋采用HPB235, 混凝土保护层厚度为30mm, 体外筋采用2根1860级钢绞线, 沿梁两侧对称布置, 总面积为278mm2。所有梁截面均为250mm×400mm, 体外筋锚固高度为78mm。对于只有一个转向块的简支梁, 转向块设置在梁的跨中截面处;对于有两个转向块的梁, 转向块设在梁跨底部的三分点处。本论文中的所有梁均是适筋梁, 即梁的截面配筋率ρmin≤ρ≤ρmax, 其中最小截面配筋率ρmin=0.21%, 最大截面配筋率ρmax=2.62%。采用力加载, 位移收敛模式, 收敛容差5%。转向块的个数、跨高比、初始预应力大小等影响因素的建模参数分别见表1、表2、表3。

⑷计算结果 (见表4~表6) 。

3 结论

⑴运用体外预应力加固简支梁或者对于新建的体外预应力简支梁结构, 从其受力性能上分析, 表现出一种组合体系的受力性能, 而不再是单纯的简支梁受力特性。这从梁的极限承载能力、混凝土受压区高度、荷载-位移关系曲线可以表现出来。体外预应力简支梁结构充分利用了体外筋的高强度, 在适当的位置处配置一定数量的转向块, 这样极大的优化了结构的受力性能。在承载能力极限状态下, 以混凝土、普通钢筋屈服破坏而宣告结构破坏。通过对不同的转向块个数对梁承载能力的影响分析, 在梁的适当位置设置转向块, 能够明显的提高简支梁的承载能力以及变形能力。

⑵对于体外预应力简支梁结构, 在钢筋和混凝土屈服前, 整个结构表现出了明显的非线性性质, 直到混凝土逐渐开始拉裂和压碎, 整个结构又表现出一定的线性性质, 但这个过程比较短暂。随著荷载的进一步增加, 钢筋进入了屈服状态, 整个结构的位移-荷载曲线表现出了明显的线性性质, 在荷载增量不大的情况下, 位移迅速增加, 结构很快就处于破坏状态。

⑶体外预应力简支梁结构比普通简支梁结构承载能力明显要大得多, 这可以认为是体外预应力能够增加简支梁的名义刚度, 也就是在宽度不变的情况下, 梁的名义高度要大于实际的梁高, 这个可以从体外预应力简支梁的跨中截面混凝土法向应力矢量图明显的看出来, 受压区的高度明显大于普通简支梁的高度, 这也能够进一步解释了在跨中截面的极限弯矩要比普通简支梁的极限弯矩要大的原因。

摘要：本文简要介绍了体外预应力混凝土梁的研究现状。作为受弯构件设计中考虑最重要的一个问题就是确定正截面的承载能力, 通过利用ANSYS软件建立体外预应力混凝土梁的实体模型进行分析, 本文主要考虑了转向块的个数、跨高比、初始预应力大小三个因素对体外预应力混凝土梁承载能力的影响。

参考文献

[1]牛斌.体外预应力混凝土梁弯曲性能分析[J].土木工程学报, 1999, 32 (4) :37-44.

[2]AngelC.Aparcio, GonzaloRamos, JuanR.Casas.Testingof externally prestressed concrete beams, EngineeringStruc-ture[J].2002 (24) :73-84

[3]牛斌.体外预应力混凝土梁极限状态分析[J].土木工程学报, 2000, 33 (3) :7-15.

[4]孙海等.体外预应力简支梁受力性能研究与非线性分析[J].土木工程学报, 2000, 33 (2) :25-29.

篇7：浅谈预应力混凝土梁施工方法

关键词：预应力混凝土梁；建筑工程；施工方法；质量控制

中图分类号：TU757文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0159-02

一、预应力混凝土梁概述

预应力混凝土结构构件一般是通过对预应力筋的张拉形成回弹挤压，使混凝土的截面内在投入使用前就受到一定数量且分布均匀的内压力，用来局部或全部抵消由于使用荷载而形成的应力。它能够改善结构构件的裂缝和变形的性能，而且该拉应力与混凝土中的压应力正好组成一个自平衡系统，使得混凝土结构的受力更为合理。由实际使用测得，预应力筋的抗拉强度约为普通钢筋的四倍，但其价格并非也是四倍，按承受单位荷载的费用计算，预应力钢材要更经济。在普通混凝土中，用高强钢材，虽然抗拉强度较高，但由于过大的应变而使得混凝土的裂缝更多。若满足了裂缝的要求，则其高强性能得不到充分的利用而显得浪费，此时，若对高强钢材首先进行预张拉，则即可消除其在使用时出现过大的应变，避免裂缝的发生，又充分发挥了材料的性能。

21世纪70年代末以来，预应力混凝土梁（板）因其节省材料，自重轻，减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力，结构简单，安全可靠，便于安装等优点，在国内建设中得到广泛应用。适用于大跨度、大空间的房屋建筑工程，如大跨度的混凝土梁、大偏心的框架柱、大柱网的混凝土楼板、大悬臂梁、转换梁或转换板、抗拔桩、基础地梁、地下室底板等混凝土结构中的各种构件。但预应力施工工艺相对较复杂，要求预应力结构施工的专业性强，但在实际施工中，有的施工队伍水平不高，经验不够丰富，加之有的设计方案考虑欠妥，引发梁（板）预应力施工过程中损失过大；空心板梁张拉后梁端顶底板中间部位出现纵向裂缝：工字梁梁体扭曲变形、梁端底部混凝土破碎，所以有效地控制质量技术措施，是历来预应力混凝土梁施工的重中之重。

二、预应力混凝土梁材料质量控制要点

（一）预应力筋控制要点

必须要求强度高，因为预应力的张拉应力在构件的使用过程中，会发生混凝土的收缩和徐变，钢材松弛等。这些都会造成预应力的损失，而强度越高的钢材，这种损失越小。有较好的塑性与良好的加工性能，以满足在施工中预应力筋需要的弯曲和转折，以及在锚夹具中受到较高的局部应力等。在外型尺寸上需要均匀，横断面特征值的误差小，使得控制应力准确。防腐性能良好，因为预应力筋腐蚀数量级及后果比普通钢筋严重得多。这不只因为强度高的钢材对腐蚀更敏感，主要是其直径较小，即使是一个小小的锈点，也能显著减小钢材的横断面，引起应力集中，最终导致结构提前破坏。因此，不但要求预应力筋本身对腐蚀不敏感，而且在使用前，需要对其外观检查和力学性能试验，并且要加强对其的合理保管与存放。

（二）预应力锚固体系控制要点

要求预应力筋-锚具组装件的锚固性能安全可靠。预应力锚固体系包括锚具、夹具和连接器。锚具是后张法构件中未保持预应力并将其传递到混凝土上的永久性锚固装置，夹具是先张法构件施工时为了保持预应力筋拉力并将其固定到张拉台座上用的临时性锚固装置，连接器则是先张法或后张法施工中将预应力从一根预应力筋传递到另一根预应力筋的装置。如果锚固体系出现了质量问题，会造成预加应力达不到设计要求，可能发生锚具破坏先于预应力筋的破坏，不能保证其静载和动载锚固性能符合规范要求。因此锚具、夹具和连接器必须按照设计选用，其进场验收必须经外观检查合格，硬度检验和静载锚固性能试验合格，加强其存放管理。

（三）混凝土控制要点

首先，同预应力筋一样，对混凝土重要的条件是要求其本身强度要高，因为只有这样，才能与强度高的钢材相适应，并且保证其在受拉和受剪以及粘结和承压等方面有较高的抗力。保证预应力钢材充分发挥作用，满足锚头附近过大的应力，并能合理有效地减小构件截面尺寸，减轻自重。其次，要求混凝土强度必须均匀，因为预应力混凝土结构中产生高应力的情况较多，在活载减小或增大时截面上都有高应力出现。另外，为了加快施工进度，增加设备及模板的周转次数，对混凝土提前进行张拉，提高经济效益。则要求混凝土具有强度高和早强的性能。与此同时，还要采取多种措施，控制施工质

量，精心对其养护，使得收缩和徐变降低，尽可能的减少预应力损失。

三、预应力混凝土梁施工控制要点

一般来讲，预应力混凝土梁按照预加应力的方法不同分为先张法预应力混凝土梁和后张法预应力混凝土梁，在房屋建筑施工中后张法预应力混凝土梁应用较多，现以后张法预应力混凝土梁为例说明其施工控制要点。

工艺流程：预应力材料进场、复检→安装底模→根据构件特点绑扎普通钢筋→预应力筋下料、制作，穿预应力筋（同时穿波纹管）→绑扎其余普通钢筋、埋灌浆管（排气管）→安装侧模→隐蔽验收→浇筑混凝土（制作混凝土试块，同条件养护）→养护，拆侧模→张拉预应力筋（张拉前进行锚具检验、设备标定和检查混凝土质量，压混凝土试块）→孔道灌浆（制作水泥浆试块）→切割、封锚→拆底模（压水泥浆试块）。

预应力混凝土梁的强度较高，外掺剂较多，在配料、拌和、运输、浇筑、养护及控制等各个工序环节必须仔细的计划安排，各种施工设备均处于一级运转状态。因任何原因造成的中途停顿，对工程质量都产生很大影响，因此在施工时应该备有备用的震捣器，电力及搅拌设备，在运输和搬运过程中避免产生离析，尽可能的在浇筑地点附近搅拌。严格控制搅拌时间及进料程序，加强震捣，对成型混凝土的养生以不停的洒水养生比麻袋等物覆盖养护要好，其余方面与普通混凝土区别不大。可以看出在其施工中质量控制措施繁多，而控制的重点在于张拉和灌浆过程。

（一）张拉施工措施

预应力工程施工的目的是对构件成功施加张拉力，采取的各种方法和措施都是为此服务的。施加预应力时，以张拉力为控制量、张拉伸长值为校核量。实际伸长值与计算伸长值偏差应在±6%范围内，超过时应停止张拉查找原因，采取措施后方能继续张拉。张拉时应分级张拉，分级控制。在张拉过程中，预应力钢绞线断裂、滑脱的数量以及无法张拉的数量不得超过结构同一截面预应力钢绞线总数的3%，同时还应注意以下几点：（1）钢绞线下料长度应保证预应力张拉和预应力检测的需要，钢绞线编束不得紊乱；（2）在浇注过程中，应防止混凝土进入预留孔道而造成的管道摩擦力增大甚至堵塞；（3）尽量采用泵送混凝土，分层进行浇捣。在钢筋密集处采用小型振捣器振捣。为防止振捣棒碰到钢管，施工前应对每个振捣手进行现场交底，使其熟悉各处钢管的位置，以免造成钢管变形与漏浆、预埋件变位等事故；（4）张拉前，应有构件混凝土的强度试压报告，当混凝土的立方体强度满足设计要求后才可施加预应力。设计文件无具体要求时，混凝土强度不应低于设计强度值的75%。张拉控制应力按设计文件要求，且不应大于钢绞线强度标准值的75%。在正式张拉前应进行试张拉，预应力检测工作也同时进行，以测定相关数据；（5）设计无具体要求时，对普通松弛预应力筋按以下超张拉程序操作：0→10%Pj→105% Pj（持荷2min）→Pj→锚固或0→10% Pj→103% Pj→锚固；对低松弛预钢丝和钢绞线按以下超张拉程序操作：0→10%Pj→Pj→锚固；（6）张拉时锚具一定要坐落在喇叭口的定位槽口之内，做到千斤顶、孔道、锚具三对中，以避免不必要的孔道摩擦损失。承压板上的水泥残渣、钢绞线上的污物等均须清理干净，以减少预应力损失。

（二）灌浆施工措施

1．灌浆准备。构件张拉完毕，应及时检查张拉记录和钢绞线锚固状况。锚具可能漏浆处用水泥砂浆封堵（封头），待其达到一定强度后开始灌浆。有粘结预应力筋张拉完毕，须在48h内完成灌浆。

2．灌浆。严格按水泥浆配合比加料，搅拌时间不小于2min。灌浆前先打通灌浆孔，用压力水清洗孔道，直到张拉端部出水较大，各处均畅通时，方可安排灌浆。灌浆用水泥浆的水泥宜用不低于32.5等级的普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比不应大于0.45，拌制后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3%。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。水泥浆宜掺入外加剂，外加剂应不含氯盐且对预应力筋无腐蚀作用。水泥浆要严格按配合比配料，搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需2～3min。灌浆过程中，水泥浆搅拌应不间断，水泥浆用筛网过滤，以免灌浆时堵管。灌浆时将灌浆机出浆口与灌浆管相接，并确认连接处紧密后，开动灌浆泵加压灌入水泥浆，从近至远逐个检查出浆孔，各出浆孔出浓浆后逐一封闭，待最后一个出浆孔出浓浆后，封闭该出浆孔，继续加压至0.5～0.7MPa，保持1～2min，封闭进浆阀门，待水泥浆凝固后，再拆卸连接接头，并及时清理现场浮浆及杂物，如发现管内有空隙应仔细补浆。构件的底模支撑在无具体设计要求时，应在预应力筋张拉及灌浆浆体强度达到15MPa后拆除。

3．预应力端部封锚。张拉、灌浆后，用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30mm，用环氧树脂涂封锚具及外露预应力筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净，凸出式的锚头宜配置钢筋网片，用微膨胀细石混凝土进行封闭。

4．灌浆质量控制。水泥浆进入压浆泵前必须经过≯5mm筛网过滤。使用时应随时搅拌灰斗内的灰浆，防止泌水沉淀。灌浆用的水泥浆应有足够的流动性，施工时采用流动度测定仪测定。当水灰比W／C=0.40～0.45时，流动度在120～170mm即可满足灌浆要求。一个梁中的多个孔道，宜尽量连续灌浆。

四、结语

预应力混凝土梁预制、安装、施工质量直接影响工程质量、安全和使用寿命，施工时把握重点环节，并切实抓好每道工序，各个环节的质量控制，只有把握好质量关，才能为安全提供有力保障。

篇8：体外预应力在钢-混凝土结合梁施工中的应用

关键词：外预应力,二次效应,加固,试验研究

1 概述

传统的体外预应力折线型加固法一般采用平行布筋的方式, 即转向块间的预应力筋与梁侧平行, 近年来, 在房屋改造过程中, 亦有预应力筋采用十字交叉型加固方式, 即转向块间的预应力筋在梁底交叉。该方法已在南京红太阳集团大卖场加固工程实践中应用, 还未有学者对此加固方法进行过相应的理论及试验研究。本文结合该工程的加固设计进行十字交叉型体外预应力加固后简支梁的试验分析研究。

2 试验研究及试验结果分析

2.1 试验研究

本次试验共设计了6根普通钢筋混凝土简支梁, 截面尺寸为200 mm×400 mm, 长度为4 000 mm, 计算长度为3 600 mm。混凝土强度等级为C30, 纵向钢筋采用HRB335, 箍筋为HPB235, 钢筋保护层厚度为25 mm。所有梁均设计为强剪弱弯型, 受压钢筋 (架立筋) 为210, 箍筋在纯弯区段为8@200, 剪跨段加密区8@100。试件其他基本参数详见表1, 详细尺寸及配筋图见图1。

其中, DBL0为不加固的普通钢筋混凝土梁, 其余构件均采用2根Фj15.2的1860级低松弛预应力钢绞线进行加固, 其中JGL2-2采用低松弛素钢绞线, 其余加固构件均采用无粘结低松弛钢绞线。

试验分三种加固程序, 第一种程序包括三个步骤:1) 加竖向荷载P使构件产生裂缝, 当最大裂缝宽度达到0.1 mm时停止加载。2) 保持竖向荷载P大小不变, 对梁进行体外预应力张拉, 其中一根预应力筋先张拉到25%σcon预锚固, 然后张拉另一根预应力筋到50%σcon预锚固, 再张拉第一根到75%σcon预锚固, 再张拉第二根到100%σcon锚固, 这样分四级张拉到位。3) 继续加竖向荷载, 直至梁破坏。

第二种程序为:加竖向荷载P使构件产生裂缝, 当裂缝宽度达到0.25 mm时停止加载。2) , 3) 步骤同程序一。

第三种程序为预先进行预应力张拉, 其中加固程序与第一种程序2) 相同, 然后加载直至构件梁破坏。

注:Ф为表;为传感器;为混凝土上的应变片

试验装置及加载示意图见图2, 十字交叉型体外索布置图见图3。

试验过程中需要量测以下数据:各级荷载下拉 (压) 钢筋的应变;跨中及加载点梁侧面混凝土的拉 (压) 应变;体外预应力筋的应力增量;各级荷载下裂缝的宽度及开展情况;支座、加载点及跨中的位移。同时, 在试验中记录开裂荷载、主筋屈服荷载及破坏荷载等。非预应力筋及混凝土的应变采用YJ28A-P10R型静态电阻应变仪测量, 预应力钢绞线应力采用ZX-308T型弦式数码压力传感器和JMZX300振弦检测仪测量。

2.2 试验结果及分析

构件DBL0:当荷载加到20 k N时, 跨中附近出现细小可见裂缝。当加载到30 k N时, 最大裂缝宽度为0.1 mm。约到45 k N时裂缝基本出齐。此后随着荷载的继续增加, 梁的挠度变形与裂缝宽度不断增加。当加载到65 k N时, 钢筋屈服。当加载到85 k N时达到极限承载力, 跨中挠度不断增加, 裂缝宽度增加较快, 构件已破坏。最终跨中挠度为26 mm。

构件JGL1-1:第一阶段当荷载加到25 k N时, 跨中附近出现可见裂缝。加载到27 k N裂缝宽度0.05 mm。荷载35 k N时新的裂缝出现, 最大裂缝宽度为0.1 mm。保持此时荷载不变进行加固。加固过程中裂缝宽度和构件挠度不断减小, 当两根体外钢绞线拉力均达到90 k N时裂缝完全闭合, 该值与计算值非常接近。加固结束后, 跨中挠度由加固前的2.8 mm变为向上反拱。第二阶段继续破坏性试验, 当加载到150 k N时, 加固后闭合的裂缝重新开裂, 到167 k N时最大裂缝宽度达到0.1 mm。当加载到230 k N受拉钢筋屈服, 此时裂缝已基本出齐, 且呈弥散状。到荷载为298 k N时, 千斤顶油压表读数已无法稳定, 构件变形急剧增加, 受压区混凝土压碎, 构件宣告破坏。构件跨中挠度20 mm。但卸载后在体外预应力作用下, 仍有很好的变形恢复能力。

构件JGL1-2:其受力过程同JGL1-1类似。仅加载荷载存在差异。

构件JGL2-1:第一阶段当荷载加到27 k N时, 跨中附近出现可见裂缝。荷载43 k N时最大裂缝宽度为0.1 mm。当荷载达到61 k N时裂缝宽度达到0.25 mm。保持此时荷载不变进行加固。加固过程中裂缝宽度和构件挠度不断减小, 当两根体外钢绞线张拉拉力均达到100 k N时裂缝完全闭合。加固结束后, 跨中挠度由加固前的6 mm变为向上反拱。第二阶段继续破坏性试验, 当加载到150 k N时, 加固后闭合的裂缝重新开裂, 到163 k N时原有裂缝的最大宽度达到0.1 mm。继续加载, 不断出现新的裂缝, 原有裂缝不断向上延伸, 宽度不断增大, 受剪区也有新的裂缝出现。当加载到275 k N受拉钢筋屈服。到荷载为337 k N时, 构件变形急剧增加, 受压区混凝土压碎, 构件宣告破坏。构件跨中挠度25 mm。卸载后构件亦有较好的变形恢复能力。

构件JGL2-2:由于配筋率比其他构件高, 其出现裂缝及其他阶段荷载也有所增加。

构件JGL3:由于在未施加荷载的情况下进行加固, 当加固结束时, 构件反拱达到1.9 mm, 然后进行破坏性试验, 当荷载达到150 k N时出现裂缝, 174 k N时转向块处出现最大裂缝, 宽度为0.1 mm, 182 k N时跨中裂缝宽度达到0.1 mm。继续加载, 裂缝不断开裂并向上延伸, 宽度不断变大。当加载到244 k N受拉钢筋屈服。到荷载为290 k N时, 受压区混凝土压碎, 构件宣告破坏。件跨中挠度24 mm。卸载后构件亦有较好的变形恢复能力。

各构件的破坏均始于受压区边缘混凝土压碎。

2.2.1体外预应力筋应力

1) 预应力损失。试验所测得的预应力损失值如表2所示。

N/mm2

2) 体外预应力筋有效应力及极限应力。体外预应力筋有效应力σpe及极限应力σpu试验值见表3。

N/mm2

3) 体外预应力筋的荷载—应力关系。体外预应力筋的荷载—应力图见图4。

2.2.2 各试验梁极限荷载分析

各试验梁极限荷载试验值见表4。

k N/m

2.2.3 挠度分析

1) 反拱挠度。体外预应力加固梁总反拱挠度试验值见表5。