体外预应力结构设计研究.ppt

体外预应力结构设计研究 主要内容 一、工程实例 二、前言 三、体外预应力结构弹性内力分析 四、体外预应力混凝土连续梁非线性分析 五、体外预应力混凝土结构的预应力损失 六、体外预应力结构的耐久性 七、体外预应力结构的振动 八、体外预应力结构正常使用性能 一、工程实例 实例1：1990年通车的福州洪塘大桥的引桥采用了与Long Key桥相类似的体外预应力体系，是我国首次采用体外预应力技术的预应力混凝土连续梁桥。 实例2：1995年国内采用体外预应力成功地修建汕头海湾大桥。该桥为三跨简支预应力混凝土加筋箱梁悬索桥，加筋箱梁横断面为单箱三室薄壁鱼腹式，截面预应力配筋采用混合式，顶板布置有纵向体内65束7根φ15钢绞线，底板布置有横向体内无粘结钢绞线，纵向布置有体外63束7根φ15钢绞线。其中体外预应力筋采用英国进口镀锌钢绞线，对胶皮破损部分用环氧树脂密封膏粘贴封闭，并涂油漆，锚头及锚下孔段用钢管套住，再压住石蜡填满密封。 实例3：2001年，北京学知桥采用体外预应力钢-砼组合梁的结构形式，体外预应力的应用使得钢板应力大幅降低，桥面板混凝土内钢束减少，改善主梁受力状态（如下图所示）。 实例4：逐跨预制节段施工的长桥。其突出优势在于设计施工标准化、施工速度快捷，是近二十年来国际上最广泛采用的体外预应力桥梁形式，在国外城市的高架道路和轻轨干线建设中大量采用。该类型以Long Key桥为代表，体外预应力束采用与体内预应力同样的普通多股钢铰线和锚具，同样采用水泥灌浆，因而预应力成本较低。 如下图所示。 实例5：有一种体外预应力结构通常在预制节段间采用干接缝和复式剪力键，当整跨所有的预制节段在支撑结构上安装就位后，施加体外预应力，形成一跨的整体结构。体外预应力束在跨内的转向块处偏折，体外束外套采用聚乙烯管或钢管，管道在转向块处与主梁浇筑成整体，这种体外束只能拆除不能更换。如下图所示。 实例6： 采用悬臂施工或顶推施工的预应力混凝土连续梁桥，通常采用体内、体外混合配束。该形式中用体外预应力索替代原本配置在腹板内的大量预应力筋，简化了腹板构造，降低其厚度。采用悬臂施工时，悬臂束为直线的体内预应力，成桥后张拉的连续束采用大吨位体外预应力，从而免除了大量的穿束和灌浆工艺，易于控制施工质量。 如下面两张图片所示。 实例7：采用顶推施工时，由于各截面在施工过程中均要经历最大正、负弯矩，因此需在箱梁顶、底板配置大量施工钢束，致使截面笨重。采用体外预应力不但可以简化腹板，而且可以把预应力束临时反向布置与部分成桥预应力束形成较大的中心预应力以满足施工需要，临时预应力在施工结束时放松后再用作追加的成桥预应力束。由于这种形式中的体外预应力束需要放松与重复张拉，所以预应力筋、管道、混凝土梁之间无粘结。如图所示。 实例8：有一种结构体系是前一种类型的衍生物，特点是将混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用钢结构。该类型往往集创新性的结构构思与美观的外表于一体，成为体外预应力结构的代表之作。如图。 实例9：还有一种结构体系是前一种类型的衍生物，特点是将混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架或采用钢结构。该类型往往集创新性的结构构思与美观的外表于一体，成为体外预应力结构的代表之作。如图。 实例10：下面的结构体系称为坦拉式体外预应力结构，它把过去那种预应力筋的偏心距被控制在主梁的有效高度之内的体外筋，放在了梁的有效高度之上。因此它具有梁桥和斜拉桥的双重特性，可看作介于预应力混凝土箱形梁桥到预应力混凝土斜拉桥之间的结构体系，它采用了部分索结构帮助主梁承担竖向荷载，从而达到降低梁高的目的。如图。 实例11：研究与使用非钢材预应力筋的主要国家是德国与日本，20世纪70年代后期，原联邦德国首先对用玻璃纤维加劲塑料替代预应力钢材作了大量试验。1980年起开始用GFRP预应力筋修建人行试验桥，1986年非钢材预应力筋开始使用于公路桥梁。日本是较早使用CFRP和AFRP预应力筋的国家，1988年、1996年CFRP和AFRP预应力筋分别被用于公路桥梁和悬索板桥。20世纪90年代后期，用FRP预应力筋修建的混凝土桥梁已有二十余座，公路桥梁的最大跨径已达32.5m 。 在美国，第一座采用CFRP材料作为体外预应力筋的混凝土桥梁Bridge Street Bridge已经在密歇根州southfield市建成。该桥为21.314m+20.349m+21.429m的预应力混凝土简支梁桥，每跨均由4个双T型交叉梁预制节段拼装而成，节段纵、横向都使用CFRP预应力筋施加预应力，节段的非预应力筋采用了CFRP筋、CFRP纤维网格和不锈钢筋。图（b）（c）是张拉完成后桥梁纵向体外预应