96米超长索预应力框架梁的设计与施工.PDFVIP

96 米超长索预应力框架梁的设计与施工 张保和 提要：本文通过某厂房预应力框架梁九跨 96 米长预应力索的设计分析，讨论 了减小因摩擦损失造成预应力度降低的方法。文中介绍了非平行索、矢高调整、直 线与曲线混合、有粘结长索与无粘结短索混合等技术在该工程中的应用。文中还介 绍了该工程的施工概况。 新建的上海人民电器厂空气开关车间是一幢四层机械加工厂房，平面尺寸为57m96m ，中 间不设伸缩缝。因工艺要求，厂房柱网尺寸定为 12m15m，沿厂房纵向有二个6 m 和七个 12m 跨，横向是三个 15m 和一个 12m 跨，局部仅三个 15m 跨，见图1 所示。该厂房二层楼面的使用 2 2 2 活荷载为 15kN/m ，三层和四层的活荷载都是 10kN/m ，屋面为 1kN/m 。 在结构选型时，考虑到该建筑的柱网大、荷载大，采用一般的钢筋混凝土梁板结构将使主 梁的尺寸很大，既影响房屋的使 用空间，也使自重很大。因此， 决定采用预应力混凝土大梁，非 预应力次梁和楼板的结构方案。 经初步计算，选定二层大梁为 500mm1200mm （横向 ）和 500mm1100mm （纵向），三层 和 四 层 大 梁 均 为 400mm1100mm ， 屋 面 梁 400mm900mm 。混凝土强度等 级C40，预应力钢筋为抛物线形 配 置 的 有 粘 结 钢 绞 线 （f ptk =1860MPa，d=15.24mm ， 2 图1 平面柱网布置 A =140mm ），非预应力纵向钢 s 筋为Ⅱ级钢筋，箍筋Ⅰ级钢筋。 本工程的预应力设计难点主要是纵向9 跨共96m 长预应力大梁。因结构上不设伸缩缝，96m 长大梁最好只用一索预应力筋，但是如此长的预应力筋跨越9 个波，在张拉时的摩擦损失将非常 大，很可能造成两个张拉端之间的中间截面预应力度过低，而起不到预应力的效果。为了解决好 这个问题，我们曾先后考虑过三个方案，这里我们以二层的YL204 梁为例，分别介绍如下： 方案一是按常规方法，两个方向预应力大梁均采用通长的曲线预应力索，通过调整预应力 索的数量和曲线形状，使梁的各跨挠度和各截面抗裂度均满足要求。通过计算，按此方案配筋， j 两个方向的预应力筋都需要4 束9 15 钢绞线。此方案的优点是设计和施工都简单，符合人们的 传统习惯。其缺点是配筋过多，为了补偿中间一跨过大的预应力损失所多配的预应力钢筋也是沿 96m 全长布置，而且因钢索很长，增加的钢绞线同样因预应力损失很大而使中间跨的预应力度提 高不明显。 方案二是将96m 长的梁分成三段，其中，中间的一段是中间一跨 （第5 跨）12m 长梁的左 右反弯点之间部分 （约为0.7L=8.4m ），左边和右边的两段都是四跨共42m 长加中间跨的剩余部 分 （约为43.8m ）。设计时，43.8m 长的两段按普通预应力框架梁设计，采用两端张拉，因预应力 索长度减小，不存在预应力损失过大的问题。而中间的一段可设计成预应力叠合梁。施工时可先 施工两边部分框架，尔后将中间一跨预应力叠合梁与悬挑部分叠合成一个整体，形成整体框架。 这样做的优点是预应力效果明显，预应力筋用量合理。缺点是施工相对复杂，增加了锚具用量。 方案三是以方案一为基础，将方案一的配筋方式作如下改进。第一，将上下两排预应力筋非平行 布置 （见图 2a ）。上排预应力筋以较平缓的曲线布置，即在支座截面尽可能布置在截面上边缘， 而在跨中截面则靠近中和轴布置；下排预应力筋在支座和跨中截面均靠近截面边缘布置。这样布 置的好处是在弯矩最大的支座截面，预应力筋的力臂最大，而在弯矩值略低于支座截面的跨中截 1 面，预应力筋力臂也比支座小。使得支座和跨中截面配筋面积相同，但预应力产生的反弯矩不同， 支座和跨中截面的应力值接近。非平行布置的另一个好处是，上排预应力筋曲线平缓，预应力损 失相对