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大跨度预应力混凝土梁配筋与技术优化研究.pdf
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1、江西建材工程技术与应用2622023年6 月大跨度预应力混凝土梁配筋与技术优化研究范绪奇信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司深圳分公司,广东 深圳 518000摘 要:文中根据现有资料和规范对大跨度混凝土预应力梁进行了设计和计算,分析了预应力梁施工时对其他构件的影响。研究表明,大跨度预应力梁预应力筋总数初步估计为76 根,采用平均压应力法计算得出的预应力筋数量最少,经济性较高;采用换算配筋率法计算出的预应力筋数量最多,结果偏保守。各截面预应力损失在17.6%24.2%,预应力反拱值最大为14.84 mm,挠度最大为16.84 mm,支座和跨中截面均未出现裂缝,满足规范和设计要求。采
2、取了主体整浇方案,该方案能够有效减小预应力构件引起的次内力,提高挡土墙的防水能力。关键词:预应力梁;大跨度;预应力损失中图分类号:TU378 文献标识码:A文章编号:1006-2890(2023)06-0262-03Research on Reinforcement and Technical Optimization of Large-span Prestressed Concrete BeamsFan XuqiThe IT Electronics Eleventh Design&Research Institute Scientific and Technological Engineer
3、ing Co.Ltd.,Shenzhen Branch,Shenzhen,Guangdong 518000Abstract:This paper designs and calculates the long-span prestressed concrete beam according to the existing data and code requirements,and analyzes the influence of the prestressed beam on other components during construction.The results show tha
4、t the preliminary evaluation results show that the total number of prestressed tendons in long-span prestressed beams is about 76.The number of prestressed tendons calculated by the average compressive stress method is the least and the economy is high.The number of prestressed tendons calculated by
5、 the conversion reinforcement ratio method is the largest,and the result is conservative,which is suitable for conservative design decision.The prestress loss of each section is in the range of 17.6%24.2%,the maximum prestress reverse arch value is 14.84 mm,and the maximum deflection is 16.84 mm.The
6、re is no crack in the bearing and mid-span section,which can meet the specification and design requirements.The main cast-in-place scheme is adopted,which can effectively reduce the secondary internal force caused by prestressed members and improve the waterproof function of the retaining wall.Key w
7、ords:Prestressed beam;Longspan;Prestressing loss作者简介:范绪奇(1988-),男,湖北荆州人,硕士,工程师,主要研究方向为建筑结构设计。0 引言预应力大跨度梁由于其性能良好,在房建和桥梁建设中的应用越来越多,但其施工流程较为复杂,易造成预应力损失。目前,众多研究人员进行了一系列研究1-2。宋彧和李少雄3通过有限元软件,研究了体外预应力对混凝土框架柱的加固效果。邝梦芳等4通过试验和数值分析手段,提出了一种新的预应力高强混凝土管桩的计算方法。陈圣刚等5通过缩尺试验,对预应力型钢混凝土抗震性能进行了研究。韩志强等6以广西浦北至北流高速公路项目为依托,
8、对后张法预应力混凝土箱梁的施工工艺进行了优化。本文根据现有资料和规范对大跨度混凝土预应力梁进行了设计和计算,分析了预应力梁施工时对其他构件的影响,并对现有施工技术方案进行了优化,以期为类似工程提供借鉴。1 工程概况本文以佛山广佛智城商业综合楼项目为例,该项目地上4 层,地下1 层,地上建筑面积137420.83 m2,地下建筑面积60251.66 m2,结构高度23.45 m,地上为混凝土框架结构体系。建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7 度,地基设计等级为乙级,耐火等级为二级,建筑结构安全等级为二级。根据其建筑设计要求,该建筑存在较高的空间要求,在结构局部设计时采用大跨度预应力梁,最大跨
9、度接近30 m,梁高1.2 m、梁宽2.1 m。采用有黏结预应力技术,每根梁内部布置双层有黏结预应力筋。2 大跨度预应力梁设计设计梁时,通常要配备足够的箍筋于弯剪段,保证梁的破坏形式为弯曲破坏。大跨度预应力混凝土梁的性能主要受预应力强度、混凝土强度和配筋率的影响。在进行预应力梁的设计中,需要对上述因素进行重点考察。2.1 预应力梁破坏分析通常用变形对结构稳定性进行描述。预应力梁在结构运营过程中,一般先出现可逆的弹性变形,后随着荷载的增加,发生不可逆转的塑性变形,此时的荷载约为极限荷载的0.4倍。随着荷载的进一步增加,梁构件变形程度越来越大,直至断裂。在江西建材工程技术与应用2632023年6
10、月破坏时,通常会产生较大的噪声,因此,在工程运营中,可设置声控报警装置,对突发情况做出有效预警。2.2 预应力梁延性分析工件延性能客观真实地反映最大承载力。根据工件延性性能的分布情况,可将延性分为整体延性和局部延性。然而,整体延性和局部延性之间并无直接的相互影响关系。实际工程中,应根据强度要求不同,选用不同延性的工件。工程延性亦可根据其所承担的荷载类型,分为静力型延性和滞回型延性。此外,构件的延性还会受到材料性能影响。材料延性是构件延性的主要决定因素。描述工件延性大小时通常选用位移延性系数 作为数据说明,见式(1):=/y (1)式中,表示极限位移(mm),y表示屈服位移(mm)。多数预应力梁
11、,可通过实测的荷载-变形曲线获取极限位移和屈服位移。2.3 荷载与材料参数根据工程设计指标,梁自重为69.5 kN/m2,板自重为22.5 kN/m2,楼面恒载取10.5 kN/m2,楼面活载取5.0 kN/m2。有黏结的预应力筋抗拉强度设计值设为1850 MPa,极限强度标准值为1850 MPa。有黏结预应力筋弹性模量设为1.90105 MPa,每根截面面积为140 mm2。孔道壁与预应力筋间的摩擦系数为0.3,张拉控制应力为1350 MPa。混凝土标号选用 C40,抗拉强度标准值为2.39 MPa。非预应力钢筋选用HRB400,抗拉和抗压强度设计值均为360 MPa。2.4 预应力筋数量确
12、定预应力梁设计时,需对预应力筋数量进行预估,表1 展示了通过4 种方法对预应力筋的初步估计结果,可见大跨度预应力梁预应力筋总数初步估计需要76 根。采用平均压应力法计算得出的预应力筋数量最少,材料最省,经济性较高;采用换算配筋率法计算出的预应力筋数量最多,结果偏保守,适用于保守设计。表1 不同方法对预应力筋估量方法换算配筋率法预应力度法平均压应力法平衡荷载法孔道数/个4444控制参数=2.75%=0.5=4.82 MPa q=102 kN/m预应力筋面积/mm21062211730998510167每孔预应力筋/根20.9518.9617.8518.16预应力筋取值/根762.5 预应力梁设计
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