體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

1、體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究摘要：文章根據(jù)作者多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡 單的分析。關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；研究abstract: according to the years of practical experienee on external prestressed structure design for a simple analysis.keywords: prestressed; structure design; research中圖分類號(hào)：tu318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：一前沿體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)的體內(nèi)布筋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有：截面尺寸 小，自重輕，預(yù)應(yīng)力筋替換

2、、維護(hù)管理方便，預(yù)應(yīng)力損失小，縮短施工工 期等特點(diǎn)。因此，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用非常廣泛，既可用于預(yù)應(yīng)力混凝土 橋梁、特種結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)等新建結(jié)構(gòu)，也可用于舊有的混凝土結(jié)構(gòu)的重 建、加固及維修等。隨著斜拉橋和高強(qiáng)混凝土技術(shù)的發(fā)展，休外預(yù)應(yīng)力結(jié) 構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用將是現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力施工中的主要趨勢(shì)之一。二體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)，因截面中只有體外力筋，很少或沒有 體內(nèi)力筋，截面尺寸相應(yīng)減小，故特別適用于大跨建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)；主 要的施工工序較為簡單，使?jié)沧⒒炷凛^方便，質(zhì)量容易得到保證，使用 期內(nèi)容易檢查和更換；特別適用在結(jié)構(gòu)加固工程中，是主動(dòng)加固的重要方 法；體外力筋僅在錨固區(qū)和轉(zhuǎn)向

3、塊與結(jié)構(gòu)相連，摩阻損失明顯減小。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)亦有缺陷，體外預(yù)應(yīng)力束暴露空氣中，易受外界因素 的影響，如防腐蝕、防火等需要加以認(rèn)真考慮；為了保證體外預(yù)應(yīng)力體系 的耐久性和可靠性，相應(yīng)的防護(hù)成木增加；錨固區(qū)和轉(zhuǎn)向塊區(qū)域的預(yù)應(yīng)力 作用影響復(fù)雜，這兩個(gè)區(qū)域局部配筋復(fù)雜，大噸位預(yù)應(yīng)力束的布置和安裝 難度增加；特殊部位的體外束張拉操作難度增加，如箱梁內(nèi)部靠近頂板的 中間錨固張拉等。三國內(nèi)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的研究概述自20世紀(jì)90年代，國內(nèi)許多學(xué)者就對(duì)體外預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)展開了 深入的研究，現(xiàn)就一些主要和具有代表性的研究成果和內(nèi)容綜述如下。1體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁n前，對(duì)體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的研究主要集中在簡支梁或節(jié)

4、段施工連續(xù) 梁，李晨光等體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)2栩單跨框架梁和2棉雙跨框架梁分別采 用直線筋和折線筋進(jìn)行了加固，然后對(duì)其性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明, 用體外預(yù)應(yīng)力筋加固后框架梁在正常使用狀態(tài)下可以減小梁的跨中撓度 和裂縫寬度；在承載能力極限狀態(tài)下可以提高構(gòu)件的極限抗彎承載力并一且 預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)力增量增大。但是，與直線筋相比，折線筋在提高框架梁 的綜合性能方面加固效果更好。李國平采用不同參數(shù)進(jìn)行了 13根整體式和14根節(jié)段式（膠接縫和干 接縫）體外預(yù)應(yīng)力混凝土簡支模型梁試驗(yàn)。描述了模型體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力 隨荷載變化規(guī)律；分析了剪跨比、體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力筋配比、接縫位置和數(shù)量 及類型對(duì)梁剪切性能的影響。牛斌

5、對(duì)體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗彎強(qiáng)度及變形性能進(jìn)行了研究，通過十 片體外預(yù)應(yīng)力泯凝土梁的試驗(yàn),建立了體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁受彎條件下全 過程卄線性分析的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)程序。牛斌還通過9片體外預(yù)應(yīng)力混 凝土梁靜載試驗(yàn)的結(jié)果，建立了體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁極限狀態(tài)下彎矩、撓 度和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的簡化計(jì)算方法同時(shí)，采用此方法對(duì)國外二批 體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算，取得了很好的效果，為研 究和設(shè)計(jì)各種體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)提供了一種可直接利用的公式。2體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合梁體外預(yù)應(yīng)力組合梁是在普通組合梁基礎(chǔ)上，合理布置高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼 索，并對(duì)其進(jìn)行張拉，使梁在承受全部外荷載前建立起預(yù)應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力 能

6、減小或抵消梁在外荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力，達(dá)到改善梁的受力性能、提 高梁剛度的效果。宗周紅等進(jìn)行了體外預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合連續(xù)梁的靜 載全過程試驗(yàn)，分析了荷載-跨屮變形特征、沿梁長度的滑移分布規(guī)律、 截面高度方向的應(yīng)變分布、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力變化以及連續(xù)梁的內(nèi)力重分布機(jī) 理、破環(huán)模態(tài)與極限強(qiáng)度。聶建國等考慮了預(yù)應(yīng)力以及預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)力增量 對(duì)連續(xù)組合梁彎矩分布的影，以力法原理為基礎(chǔ)，分別建立了體外預(yù)應(yīng)力 加固連續(xù)組合梁在對(duì)稱集中荷載作用下負(fù)彎矩區(qū)和正彎矩區(qū)屈服荷載以 及極限荷載的計(jì)算公式鋼-混凝土組合梁在彎曲荷載作用下，混凝土板中存在剪力滯現(xiàn)象。 而體外預(yù)應(yīng)力組合梁混凝土板中除了彎曲作用，還有軸向預(yù)應(yīng)力作用

7、，因 此，研究體外預(yù)應(yīng)力組合梁混凝土有效翼緣寬度是體外預(yù)應(yīng)力組合梁設(shè)計(jì) 的關(guān)鍵問題之一。在工程設(shè)計(jì)中，通常采用有效翼緣寬度的方法來靜力等 效混凝土板截面的法向內(nèi)力合力。張志彬等采用有限元方法，研究了體外 預(yù)應(yīng)力作用下簡支組合梁混凝土有效翼緣寬度，分析了剪力連接剛度對(duì)預(yù) 應(yīng)力組合梁冇效翼緣寬度的影響和預(yù)應(yīng)力增量的效應(yīng)。同時(shí)對(duì)混凝土板收 縮、徐變下，體外預(yù)應(yīng)力組合梁的受力機(jī)理進(jìn)行了討論。3體外預(yù)應(yīng)力雙弦結(jié)構(gòu)體外預(yù)應(yīng)力雙弦結(jié)構(gòu)(又稱張弦梁結(jié)構(gòu))是一種由柔性的索和剛性的 梁或拱組成的雜交結(jié)構(gòu)。其中梁或拱作為結(jié)構(gòu)上眩，索作為結(jié)構(gòu)下眩，對(duì) 下弦的索施加預(yù)應(yīng)力并錨固在上弦梁的兩端，上下弦之間通過豎向撐桿相

8、連接。劉航等對(duì)體外預(yù)應(yīng)力雙弦結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和施工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的 研究，制作了雙向預(yù)應(yīng)力雙弦結(jié)構(gòu)的縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，探討了預(yù)應(yīng)力張拉的 相互影響規(guī)律，并提出了預(yù)應(yīng)力張拉的合理方案。在試驗(yàn)研究和理論分析 的基礎(chǔ)上，提出了體外預(yù)應(yīng)力雙弦結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工建議，為該類結(jié)構(gòu)的 工程應(yīng)用提供參考。4碳纖維cfrp預(yù)應(yīng)力筋混凝土梁碳纖維 cfrp(carbon fiber reinforced polymer)預(yù)應(yīng)力筋以其強(qiáng)度 高、重量輕、抗疲勞性能好、低松馳和不銹蝕等許多優(yōu)異的性能，而極有 希望成為處于惡劣自然環(huán)境下配筋混凝土結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力鋼筋的替代 甜。曹國輝等制作了體外配置cfrp筋預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁模型，對(duì)持續(xù)均 布荷載作用箱梁的截面應(yīng)力重分布、長期撓曲變形及裂縫發(fā)展等規(guī)律進(jìn)行 t 1001天的試驗(yàn)觀測(cè)?；谒鼗炷林w的實(shí)測(cè)徐變系數(shù)，運(yùn)用雙線性 法和曲率法分別對(duì)試驗(yàn)箱梁的長期撓曲變形進(jìn)行預(yù)測(cè)。王新定等對(duì)1片體外cfrp筋直線布置和2片體外cfrp筋曲線布置體 外預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行了正截面抗彎試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，休外