【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 我國現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中常采用扣件式鋼管排架支模，該支架具有搭設(shè)方便，通用性強(qiáng)、搭設(shè)三維尺寸靈活等特點(diǎn)，能夠滿足不同體型的結(jié)構(gòu)施工需求。在公用建筑中，如展覽中心的多功能廳、劇場(chǎng)的舞臺(tái)池座等大開間、大跨度部分，常采用超大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)來作為大跨度現(xiàn)澆樓蓋轉(zhuǎn)換層。由于其跨度大、荷載重、高度高，要求施工單位在編制專項(xiàng)施工方案中應(yīng)當(dāng)結(jié)合超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土大梁特點(diǎn)及施工企業(yè)的技術(shù)力量，結(jié)合可組織的材料進(jìn)行模架形式選型，做充分的驗(yàn)算及合理構(gòu)造措施，同時(shí)考慮利用己澆注混凝土結(jié)構(gòu)傳遞卸載的有利因素及規(guī)避其他不利因素，從而做到既能保證高大模架的安全可靠，又能保證相對(duì)的經(jīng)濟(jì)效益。后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由于施工工期長(zhǎng)、占用的周轉(zhuǎn)材料較高，一般施工單位會(huì)通過摻加早強(qiáng)劑來提高混凝土早期強(qiáng)度，一般澆注5天后就開始張拉預(yù)應(yīng)力，這是不可取的。因?yàn)榛炷翉?qiáng)度和彈性模量增長(zhǎng)是不同的，強(qiáng)度增長(zhǎng)快，彈性模量增長(zhǎng)慢，早期混凝土變形大，過早張拉預(yù)應(yīng)力會(huì)使預(yù)應(yīng)力損失增大，導(dǎo)致大梁承載力不足而出現(xiàn)裂縫病害。因此，預(yù)應(yīng)力大梁張拉前不但要保證混凝土實(shí)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范值，而且混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間要保證21天，以減少混凝土收縮和徐變。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉一般采用張拉力和預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值同時(shí)控制，以力為主，以伸長(zhǎng)值校核張拉力，這對(duì)于一般結(jié)構(gòu)而言完全能滿足。但對(duì)超大跨預(yù)應(yīng)力梁伸長(zhǎng)值按規(guī)范規(guī)定，控制范圍為177。6%就顯得偏差范圍過大，易造成鋼絞線之間預(yù)應(yīng)力受力不均勻，所以伸長(zhǎng)值宜控制在177。5。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范，跨度歲≥30m均要求采用兩端對(duì)稱張拉法，才能保證跨中有效預(yù)應(yīng)力的建立，以減少預(yù)應(yīng)力的損失。，如何控制溫度裂縫的產(chǎn)生由于超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁屬于大體積混凝土范疇，如何控制溫度收縮裂縫是保證混凝土大梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵?；炷链罅阂话憬孛孑^高、體積較大，施工組織難度大，提出了施工前制定合理的施工方案，施工中加強(qiáng)施工控制來保證混凝土梁不出現(xiàn)溫度裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土大梁鋼筋骨架的梁底保護(hù)層及鋼筋骨架的臨時(shí)固定、接頭等都不同于一般的混凝土梁，由于大梁骨架高、鋼筋直徑粗、密集、重量大，如何保證梁底受力鋼筋保護(hù)層厚度及整個(gè)骨架的受力鋼筋位置是施工單位應(yīng)考慮的細(xì)節(jié)問題。超大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土大梁是公用建筑的施工關(guān)鍵部位，對(duì)工期、安全、成本影響較大。本文針對(duì)超大跨預(yù)應(yīng)力大梁跨度大、高度高、自重大的特點(diǎn)，對(duì)工期、安全、成本影響較大，提出了以下創(chuàng)新技術(shù)路線:，直接決定結(jié)構(gòu)的工期、安全、成本。因此，在綜合考慮以上因素情況下，應(yīng)優(yōu)先選用通用性強(qiáng)、搭拆靈活的扣件式鋼管腳手架支撐體系。，要從控制預(yù)應(yīng)力損失入手。重點(diǎn)在制訂張拉藝上，提出了應(yīng)采用兩端對(duì)稱張拉、超張拉來保證超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁受力可靠，通過調(diào)整縮小預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)值校核范圍來減小張拉力偏差，防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生張拉裂縫。，控制溫度裂縫的產(chǎn)生，重點(diǎn)是編制詳盡的澆注方案，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，實(shí)施溫控，實(shí)現(xiàn)施工全過程監(jiān)督來保證混凝土梁的施工質(zhì)量。，代替施工中常用的混凝土墊塊，解決了鋼筋保護(hù)層易變小的質(zhì)量通病。本文研究的技術(shù)路線如圖15所示。研究源于混凝土箱梁橋各類病害的分析和加固處理方法的探索。通過從實(shí)踐和理論兩個(gè)方面進(jìn)行資料準(zhǔn)備及文獻(xiàn)評(píng)論，逐漸找出并明確了研究的主線一一對(duì)結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的分析與控制。在研究主線的指導(dǎo)下進(jìn)行了試驗(yàn)、理論研究以及應(yīng)用方法研究?jī)深惞参鍌€(gè)方面的研究工作:圖15論文研究技術(shù)路線通過自然環(huán)境下HPC早齡期時(shí)變性能的試驗(yàn)研究、基于齡期調(diào)整有效模量的分時(shí)步計(jì)算法等試驗(yàn)和理論研究，為結(jié)構(gòu)時(shí)變性能分析方法的研究奠定了基礎(chǔ)。應(yīng)用方法研究包括了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋時(shí)變性能分析、基于結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的損傷分析方法、基于時(shí)變性能的橋梁施工控制方法以及基于性能的加固設(shè)計(jì)方法四個(gè)方面。這四個(gè)方面的研究，緊緊圍繞結(jié)構(gòu)時(shí)變性能這一主線，在分析獲得預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋時(shí)變性能之后，由時(shí)變性能分析的差異對(duì)造成結(jié)構(gòu)損傷的影響引出對(duì)結(jié)構(gòu)損傷分析方法的探索，在獲得了損傷分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出按照基于性能的方法完成加固設(shè)計(jì)。對(duì)作為設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)銜接環(huán)節(jié)，提出了基于結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的施工控制總體方法。2有效預(yù)應(yīng)力評(píng)價(jià)方法鋼束有效預(yù)應(yīng)力的正常狀況:是指預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)橋均處于無遺漏張拉等異常狀況，并且嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙中規(guī)定的錨下張拉控制應(yīng)力建立預(yù)應(yīng)力體系的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。為了便于分析研究，根據(jù)實(shí)體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等實(shí)際情況，在正常使用狀況下，做以下幾項(xiàng)基本假設(shè):(1)鋼束預(yù)應(yīng)力損失的理論分布規(guī)律與實(shí)際分布規(guī)律之間是可以相互比擬的。(2)預(yù)應(yīng)力總損失的理論分布規(guī)律與摩阻相關(guān)損失的沿程分布趨勢(shì)近似一致。(3)在役混凝土橋梁中預(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的差異沿縱橋向長(zhǎng)度變化趨勢(shì)受瞬時(shí)損失中摩阻損失σl1，與錨固損失σl2的沿程變化規(guī)律影響較大，而受預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失。σl4σl3影響程度較小。預(yù)應(yīng)力鋼束的有效預(yù)應(yīng)力縱向沿程分布預(yù)測(cè)值與理論計(jì)算值的差異可以用管道摩阻損失σl1，及錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失σl2共同辛卜償。 (4)混凝土彈性壓縮損失6ia、預(yù)應(yīng)力鋼束松弛損失σl5和混凝土收縮徐變損失σl6三項(xiàng)之和的預(yù)測(cè)值可通過《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D622004中的計(jì)算值來模擬，另須計(jì)入摩阻相關(guān)損失(σl2及σl6)對(duì)這三項(xiàng)損失設(shè)計(jì)值的影響。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土來說，這種應(yīng)力本身對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來說都是一種潛在的未知數(shù)。就眼下情況來看的話，僅僅依靠一些簡(jiǎn)單的理論公式就想在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候進(jìn)行估算其中可能存在的損失。如果計(jì)算得出的值和估算得來的值實(shí)際上會(huì)差別很大，因此在很大程度上這種結(jié)構(gòu)在某種狀態(tài)下影響到原本的性能和壽命。所以說，一定要對(duì)現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行最直接的測(cè)量，所以說這樣便可以準(zhǔn)確的分析出其本身所處之地。在預(yù)應(yīng)力束實(shí)際值的測(cè)量方面，目前國內(nèi)外研究甚少，主要研究還都集中于實(shí)驗(yàn)室里，沒有推廣到實(shí)際工程中去。本文結(jié)合西部交通建設(shè)項(xiàng)目“大、中跨徑混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)研究”課題研究提出了三種預(yù)應(yīng)力混凝土梁有效預(yù)應(yīng)力實(shí)際值測(cè)量方法。靜測(cè)法、動(dòng)測(cè)法和應(yīng)力釋放法，靜測(cè)法是利用預(yù)應(yīng)力鋼束張力測(cè)試儀把鋼束拉起一個(gè)較小的位移，然后根據(jù)力學(xué)平衡原理，建立平衡方程，來求解鋼束的實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力值。動(dòng)測(cè)法是利用索力測(cè)試原理進(jìn)行單根鋼束測(cè)量，通過有限點(diǎn)的測(cè)量值來模擬預(yù)應(yīng)力的沿程分布，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)。應(yīng)力釋放法是對(duì)混凝土或鋼筋進(jìn)行切割釋放應(yīng)力，通過截面平衡求得預(yù)應(yīng)力的合力值，采用預(yù)應(yīng)力度的思路進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。但是在實(shí)際的測(cè)量過程中，由于受到條件的限制，不可能測(cè)到鋼束沿程各點(diǎn)的有效預(yù)應(yīng)力值，而且內(nèi)層鋼束由于受到表層鋼束的限制，也是無法測(cè)量。因此需要對(duì)鋼束進(jìn)行分類，對(duì)不同類型的鋼束采用不同的模擬方法，只有比較精確的模擬各根鋼束的實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力值，才能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的使用性能?；谏鲜鲈颍ㄟ^對(duì)大量實(shí)際工程的仿真分析和規(guī)律總結(jié)，可以將預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的測(cè)試鋼束分類，分別采用相應(yīng)的模擬方法：根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)施工方法可以將縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的分為:懸臂束和連續(xù)束兩大類。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼束布置的位置分為:頂板束、底板束和腹板束三大類。根據(jù)節(jié)段施工過程中預(yù)應(yīng)力體系建立的順序，分為內(nèi)層鋼束和表層鋼束兩大類。在鋼束張拉端至錨固端縱向沿程分布范圍內(nèi)，有效預(yù)應(yīng)力分布與預(yù)應(yīng)力損失沿程偏差情況是密切關(guān)聯(lián)的，鋼束波動(dòng)規(guī)律與預(yù)應(yīng)力損失的發(fā)生機(jī)理基本一致。為了綜合考慮空間長(zhǎng)度、空間包角、平豎曲線彎起方向和水平投影長(zhǎng)度等幾何線型因素對(duì)鋼束預(yù)應(yīng)力損失的影響，定義鋼束分類的界限指標(biāo)—應(yīng)力沿程界限波動(dòng)率a，即:α=αpemaxαpeminαcon ()αpemax—在理想狀況下，縱向沿程分布范圍內(nèi)單根鋼束有效預(yù)應(yīng)力理論最大值。αpemin—在理想狀況下，縱向沿程分布范圍內(nèi)單根鋼束有效預(yù)應(yīng)力理論最小值。αcon—在理想狀況下，單根鋼束張拉控制應(yīng)力設(shè)計(jì)值。從常見的表層測(cè)試鋼束入手，介紹鋼束分布型態(tài)的判別方法以及相應(yīng)的模擬方法。:鋼束預(yù)應(yīng)力損失的理論分布規(guī)律與實(shí)際分布規(guī)律之間是可以相互比擬的。對(duì)于不同截面形式、不同鋼束形式、不同施工工藝及管道狀況的平緩束而言，鋼束縱向有效預(yù)應(yīng)力沿程分布的預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值之間的關(guān)系通?？梢愿爬榈炔?、等比和混合三種模式。(1)分布模式判斷將平緩束細(xì)化為n個(gè)數(shù)值點(diǎn)，則有效預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失關(guān)系的三種模式為:1)等差模式對(duì)于鋼束上任意一點(diǎn)，若實(shí)際損失值與理論損失值的變化趨勢(shì)基本一致，且兩者最大差值與最小差值之差約在10 MPa以內(nèi)，即可認(rèn)為當(dāng)前鋼束分布狀態(tài)屬于等差模式。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:?σi=σpe實(shí)σpe難，i=1…n?σmax=max?σ,i=1…n?σmax=mix?σ,i=1…n ()2)等比模式對(duì)于鋼束上任意一點(diǎn)，若實(shí)際發(fā)生損失值與理論損失值的變化趨勢(shì)不同，但是，兩者近似存在比例關(guān)系，即可認(rèn)為當(dāng)前鋼束分布狀態(tài)屬于等比模式。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:?σi=σpe實(shí)σpe難，i=1…n?σmax=maxγ,i=1…n?σmax=mixγ,i=1…n ()3)混合模式在混合模式下，鋼束上任意一點(diǎn)有效預(yù)應(yīng)力的預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值總滿足式( )中的特定函數(shù)關(guān)系。σpe實(shí)jφG?aσpe理，j+φA?aσpe理，j ()式中:φG—等比權(quán)重系數(shù)，0φGl。φA—等差權(quán)重系數(shù)，0φA_1。a、b—變化系數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:?σi=σpe實(shí)σpe難，i=1…n?σmax=maxγ,i=1…n?σmax=mixγ,i=1…n ()圖形描述為:(2)分布模式判斷指標(biāo)s每根鋼束有效預(yù)應(yīng)力具有不同程度的衰減，現(xiàn)擬定s作為平緩束有效預(yù)應(yīng)力分布模式的判別指標(biāo)，如式()所示。δ=σpe測(cè)（x0）σpe理（x0） （）式中x0—平緩束中單測(cè)點(diǎn)的位置。σpe測(cè)（x0）—單測(cè)點(diǎn)位置xo處當(dāng)前鋼束有效預(yù)應(yīng)力實(shí)測(cè)值。σpe理（x0）—單測(cè)點(diǎn)位置xo處鋼束有效預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值。鋼束有效預(yù)應(yīng)力分布模式的判斷。判別區(qū)間分布模式目標(biāo)誤差限值Err=4%err=5%≤δ等差√≤δ等比√δ混合√對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中常見的組合曲線鋼束綜合分類，可概括為下述三種形式:1)“直+曲+直”型鋼束:這類鋼束主要為簡(jiǎn)支梁底板束、連續(xù)剛構(gòu)橋頂板束、部分連續(xù)梁的局部鋼束等。2)“直+曲+曲”型鋼束:這類鋼束主要為大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的橫向預(yù)應(yīng)力鋼束、連續(xù)箱梁的橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。懸臂梁的通長(zhǎng)束、部分連續(xù)梁的通長(zhǎng)束等?！爸?曲+直”型鋼束示意圖“直+曲+曲”型鋼束示意圖3)“復(fù)合曲線”型鋼束:這類鋼束主要為連續(xù)剛構(gòu)橋中多段拋物線和圓曲線組合的底板束、大部分連續(xù)梁中多段直線和圓曲線組合的腹板通長(zhǎng)束等?！皬?fù)合曲線”型鋼束示意圖對(duì)于鋼束本身來說，有效的預(yù)應(yīng)力具體是指隨著把錨落下后的控制應(yīng)力，同時(shí)在扣除了不同階段應(yīng)力的損失之后，在鋼束之中實(shí)際上具有的一些預(yù)應(yīng)力值。不過由于應(yīng)力的損失在每個(gè)階段都是不完全相同的，所以說可以按照受力階段對(duì)固有的預(yù)應(yīng)力損失掉的值進(jìn)行強(qiáng)制性組合，最后才能真正的確定在不同的受力階段對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力值的大小。在預(yù)應(yīng)力中，他們所存在的損失一般都和施工的工藝，材料本身的性能以及所處的環(huán)境有著千絲萬縷的聯(lián)系，其影響因素特別復(fù)雜。因此需要根據(jù)應(yīng)力損失之后出現(xiàn)的相應(yīng)順序來計(jì)算終值所需要的精準(zhǔn)時(shí)間，這樣算下來其實(shí)損失可以分為六種，對(duì)應(yīng)的損失也可以根據(jù)《公路橋規(guī)》來進(jìn)行最終的估算。在我們計(jì)算預(yù)應(yīng)力的時(shí)候，一定要考慮前文所提到的那六種因素。不過對(duì)于那些施工方法不同，使用工具不同的應(yīng)力損失外還具有著其他的損失。比如：錨圈口的摩擦阻力在內(nèi)存在的損失等，所以我們一定要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行逐項(xiàng)的排查，找到每一種可能。另外，在研究中等跨徑之后的張法預(yù)應(yīng)力的混凝土橋梁的時(shí)候，預(yù)應(yīng)力一共具有五種損失，其中每項(xiàng)損失的計(jì)算之法如下：當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋和孔道之壁接觸后的摩擦力引發(fā)的應(yīng)力損失對(duì)于那種直線性質(zhì)的彎道來說，因?yàn)槭┕r(shí)的位置出現(xiàn)了一定偏差以及孔壁不是很光滑這種原因的時(shí)候，鋼在拉伸時(shí)，局部仍然可以增加孔壁之間的接觸，進(jìn)而引起摩擦損失，這叫做摩擦損失，其相應(yīng)的數(shù)值并不是很大。對(duì)那些彎曲部分的管道來說，除了存在以上管道的偏差之外，其還存在著很多影響因素。由于預(yù)應(yīng)力在彎道的拐角處產(chǎn)生的徑向壓力以及摩擦損失，被稱為曲線的摩擦損失，這種損失還是極為巨大的，同時(shí)其還會(huì)蘇子和彎曲的角度之和的改變而不斷改變并成正比例關(guān)系。對(duì)于曲線部分的摩擦損失來說，其基本上是通過兩種不同影響形成的，因此要比直線部分的摩擦損失大的很多。（1）彎道影響引起的摩擦力設(shè)鋼筋與曲線管道內(nèi)壁相貼，并取微段鋼筋dl()為研究對(duì)象，其對(duì)應(yīng)的彎曲角為dθ，曲率半徑為R，則有dl=R dθ由∑Y=0dNR=Nsindθ2+(N+dN)sindθ2≈Ndθ ()若設(shè)鋼筋與管道壁間的摩擦系數(shù)為μ，微段dl上的彎道影響摩擦力dF為dn=df=μdNR=μddθ ()式中:N一預(yù)應(yīng)力筋的張拉力。dNR一單位長(zhǎng)度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋對(duì)彎道內(nèi)壁的徑向壓力。DF一單位長(zhǎng)度內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋對(duì)彎道內(nèi)壁的摩擦力。(2)管道偏差影響引起的摩擦力設(shè)管道平均曲率半徑為R39。，鋼筋與平均半徑為R39。的管道壁相貼，且與微段直線鋼筋dl相應(yīng)的彎曲角為dθ，則鋼筋在微段內(nèi)徑向壓力dNR39。=Nsindθ39。2+(N+dN)sindθ39。2≈Ndθ39。 ()dN39。=dF39。+μdNR39。=μ Ndθ39。 =μN(yùn)dlR39。 ()令K=μR39。 (每米孔道單位力所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失)，則有dN39。 =kdN dl ()(3)管道摩擦總損失綜合(1)和(2)的推算結(jié)果，則可得到管道摩擦產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失總值為:dN=μN(yùn)dθ+ kN dl ()由于θ一般都很小，所以可以用預(yù)應(yīng)力筋在水平方向的投影值dx近似地代替dl即有dNN=μdθ+Kdx對(duì)上式兩邊進(jìn)行積分則有NxNcondNN=0θμd