专题讲座-体外预应力.ppt

一、体外预应力概述 1、体外预应力桥梁的精确定义 2、体外预应力的应用范围 3、国外的研究现状 4、国内研究现状 5、体外预应力混凝土结构的特点 §1.1 体外预应力桥梁的精确定义 具有以下特性的桥梁是体外预应力桥梁： （1）所有的体外预应力钢筋位于桥梁截面之外； （2）预应力钢筋对结构抗弯刚度的影响很小(5%)； （3）预应力钢筋张拉到允许的最大张拉值； （4）活载只产生有限的挠度，预应力钢筋中的应力变化 幅度也很小（对于少数荷载最多只达到50MPa）。 §1.2 体外预应力的应用范围 （1）体外预应力现阶段主要应用于预应力混凝土桥梁、特种结构和大跨度建筑工程结构； （2）预应力混凝土结构的重建、加固及维修； （3）临时性预应力混凝土结构或作为施工临时性钢 索。 1.2.1 新建桥梁的应用 从Long Key桥的设计建造至今，体外预应力技术发展了近20年，其主要用在以下几个方面: 首先，是以Long Key桥为代表的采用逐跨预制节段施工的长桥。这种类型的体外预应力混凝土结构是应用最早、最为广泛的体外预应力结构形式。其突出的优势在于设计和施工的标准化和施工速度快捷。出于它的体外预应力索与体内预应力结构同样，采用普通多股钢绞线、锚具和水泥灌浆，故其预应力索的成本较低。这种类型的桥梁受支撑结构的影响，跨径一般为30m~50m。它通常在通航要求不高的多跨桥，长大跨桥梁的引桥以及人口密集和交通组织困难的城市高架公路和轻轨干线中采用。 1.2.2 体外预应力补强技术的应用 在大部分的场合中，由于防护套断裂造成钢筋锈蚀、预应力钢筋磨损，以及混凝土的收缩徐变及温度等各种因素的影响，导致桥梁中的钢筋破损严重,需要提供额外的或替换的力筋。由于采用了预应力钢筋布置在结构体系之外的体外预应力技术，破损钢筋的置换较容易,同时此方法克服了许多加固方法材料中普遍存在的应力滞后的弱点，并保证了新旧材料和结构的整体性与协同工作。 体外预应力是一种有效的桥梁结构加固方法，简单易行，不影响行车，受力途径明确，能显著提高结构承载力和抗裂度，能有效改善结构的应力状态。正是由于体外预应力结构的独特优点，所以体外预 §1.3 国外的研究现状 1988年，Virlogeux采用塑性铰区长度的方法，讨论了很多与体外预应力混凝土简支和连续梁在正常工作和极限状态下受力性能有关的问题，他注意到体外预应力梁偏心距的变化是由于锚固端（包括转向块）之间预应力筋保持直线，结构变形为非线形，并给出了梁在未开裂、保持线弹性状态下体外预应力混凝土梁预应力筋伸长的计算公式，还利用塑性铰长度公式提出了推测极限承载力时预应力筋平均伸长量的模型。 1993年，M.Harajli进行了16片梁的疲劳试验。试验结果表明：体外预应力能够增加梁的抗弯强度，且并不降低梁的延性和极限变形；它可用来有效控制裂缝和改善梁在使用荷载下的挠度；它可以增加梁 §1.4 国内研究现状 1992年，铁道部科学研究院牛斌等通过十片体外预应力混凝土梁的试验，利用试验结果，建立了体外预应力混凝土梁受弯条件下全过程非线形分析的计算方法和计算机程序。在此基础上，经过一些合理的简化，提出了体外预应力混凝土梁极限状态的计算方法。 1995年，单成林利用无粘结预应力结构原理，提出体外预应力结构预应力筋的应力增量的计算公式，以及截面应力的计算方法。 1997年，黄侨、张树仁等试验分析了12片钢筋混凝土梁。验证体外索加固体系在正常使用阶段的应力、裂缝以及挠度计算方法的正确性，探讨体外索斜钢筋、水平钢筋极限应力的合理取值，分析体外索加固体系的极限破坏机理，并建立极限强度计算方法。 §1.5 体外预应力混凝土结构的特点： 1.5.1 体外预应力的优点 首先是在材料用量上，体外预应力结构的钢束用量的比体内预应力结构多。但是，由于体外预应力结构减轻占恒载较大比重的箱梁腹板尺寸，节约了混凝土的数量；同时，上部结构重量的减轻也导致了下部结构工程量的节省；施工方法及所耗用材料、施工速度、管理费用以及成桥后的维护费用较体内预应力混凝土有优势。由上述因素组成的结构整体费用，预应力钢束材料用量稍多一些，其影响是非常小的。 其次是耐久性。对于体外预应力结构和体内预应力结构究竟哪一种更容易腐蚀，哪一种结构的耐久性更好，在近20年来，国际上的 普遍看法已倾向于体外预应力钢束的耐久性更好。由于体内预应力结构在腹板内往往布置大量的钢束，而且弯道也多。拥挤的钢束往往造成混凝土浇注的困难，大量的弯道使灌浆质量也无法保证。而体外预应力结构的钢束线形简洁，灌浆