预应力混凝土梁的构造和性能研究

预应力混凝土梁的构造和性能研究

  ,王莉媛

郑州大学国际学院                    河南 郑州       450000

摘要：预应力结构在众多基础设施及住宅大跨度梁建设工程项目中的广泛应用，也得益于其稳定的力学性能指标和结构应用特点。但是不论选用先张法还是后张法，都需要配备较多钢筋和混凝土等施工材料以及张拉机械设备，还需要对其张拉操作定位基准点进行严格管控，才能够及时规避较多质量通病问题和安全隐患的产生，并实时监测各项预应力结构的安全稳定性能指标。

关键词：预应力；混凝土梁；构造和性能

1预应力混凝土结构概述

预应力混凝土结构，即在结构受外荷载作用前，根据工程需要人为地对其施加压力，产生预应力状态来减小或抵消外荷载所引起的拉应力。预应力混凝土结构包括后张法无黏结预应力混凝土（UPC）结构以及有黏结预应力混凝土（BPC）结构，前者具有抗腐蚀高、抗疲劳性好、承载能力大等优点，广泛应用于道路桥梁工程中。前人针对预应力混凝土结构的力学性能开展了大量的研究工作，并取得了很多有意义的成果。彭修宁等对自制的混凝土梁试件开展静载试验，分析了预应力对装配整体式混凝土梁抗剪承载力的影响。于洋等通过室内试验、理论推导等手段，对预应力混凝土空心板梁力学性能进行了分析，并提出了基于斜裂缝水平投影的抗剪承载力计算公式。虽然学者们在预应力混凝土结构性能研究方面做出了大量的贡献，提供了很多可行的研究思路，但在对预应力混凝土结构进行力学性能研究时，忽略了结构中钢筋与混凝土界面摩擦力学行为的影响。

2预应力混凝土结构施工方案

2.1“数层浇筑、顺向张拉”

现浇预应力混凝土多层建筑结构施工时，在完成若干楼层混凝土的浇筑和养护后，再按照自下而上的“顺向”张拉顺序对预应力筋进行逐层张拉，这种施工顺序称为“数层浇筑、顺向张拉”。

采用这种施工方案时，结构混凝土浇筑和养护可按照普通钢筋混凝土结构逐层连续施工；预应力筋张拉则可穿插进行，以节约工期。但这种顺序，由于下层支撑需要承受其上楼层的施工荷载而无法及时拆除，造成占用较多的支撑和模板。此外，由于下层预应力筋张拉会产生向上的反拱效应，进而对其上楼层产生不利影响，因此，采用该施工方案时需要确保上部各楼层混凝强度满足施工要求。

2.2“数层浇筑、逆向张拉”

现浇应力混凝土多层建筑结构施工时，完成楼层混凝土浇筑与养护后，再按照自上而下的“逆向”张拉顺序对各楼层中的预应力筋进行逐层张拉，这种施工顺序称为“数层浇筑、逆向张拉”。

采用该施工方案时，可按普通现浇混凝土结构从底到顶完成混凝土浇筑，然后再从上层开始逐层向下张拉预应力筋，从而有效提高预应力筋施工效率，减少预应力张拉施工进场次数。

3预应力混凝土梁施工要点

3.1支设预应力梁底模和钢筋绑扎

对于大跨度混凝土梁结构而言，支设梁底模是非常必要的，并且能够直接影响到梁结构的自支撑体系的稳定性和安全性，但是需要保障起拱以及找正底标高等关键施工工序环节的安全可控性。在进行钢筋绑扎作业的过程中，需要对非预应力钢筋和预应力钢筋进行精细化分类管理，确保钢筋材料表面和截面面积尺寸规格等基础信息基本一致，并严格按照波纹管优先的施工作业原则，在搭设主筋以及箍筋作业的过程中，保障钢筋绑扎施工定位点的一致性。在完成上述施工工序之后，还需要及时绑扎立筋以及拉钩装置，避免影响到预应力梁底模以及侧梁模板安装组装定位点的精确性。对于大部分建筑工程项目而言，大跨度预应力混凝土梁结构的水平和垂直承载力范围相对比较有限，因此需要在支设预应力梁底模结构和侧梁模板结构的过程中，对波纹管以及钢绞线等施工材料的具体应用位置参数进行严格界定，避免影响到钢筋束预应力张拉作业工序的安全性和耐久度。

3.2铺设和固定波纹管以及安装梁侧模板

在进行大跨度预应力混凝土梁结构的施工作业过程中，固定和铺设波纹管、安装梁侧模板结构都非常关键，也都能够直接影响到大跨度梁结构的整体承载能力和超载界限指标。但是，对于金属材质的波纹管而言，壁厚较薄，在安装固定时容易变形；分段安装在接头处容易脱开，致使浇筑混凝土时水泥浆进入波纹管孔道而堵管。因此，需要对不同孔道位置上的波纹管材料功能和性能指标参数进行严格界定，避免影响到波纹管标高定位基准线的准确度和一致性。在预留预埋排气孔以及安装梁侧模板结构的过程中，需要按照金属或者塑料材质波纹管的上部高度定位点和水平面，对排气管的连接强度进行重点评测，以免影响到后续灌浆和张拉环节的安全性和稳定性。根据施工技术方案中大跨度数据指标参数的具体应用范围，在实际安装梁侧模板结构的过程中，也需要对后续钢绞线穿越路径进行严格设定，确保钢筋和混凝土预应力施工作业工序的连贯性，并需要对定位钢筋和模板的连接位置进行严格的施工质量检测工作。

3.3控制好楼板开洞的位置及范围

高层混凝土结构对整体性有非常高的高要求，为降低降低楼板开洞对整体结构造成的不良影影响，在实际设计中，需要结合相关规范和保证，合理控制好楼板开洞的位置及范围。如果在楼板开洞面积比较多，会大幅度降低楼板的强度和刚度，从而影响整体结构的稳定和安全性。若楼板的面积比较大，可进行适当开洞，但需要控制好开洞的面积及位置，以免对整体结构的稳定性造成不良影响。楼板开洞时，开洞的最大面积不能超过楼板总面积的30%,否则会对整个楼层使用的安全性、抗震性等造成不良影响。但如果遇到特殊情况，需要在楼板上开洞大面积超过总楼板面积的30%,此时，并非不能设计，但需要对楼板开洞位置进行补强处理。常用的楼板开洞补强方法有三种，一种是提升开洞楼板的厚度，在进行钢筋配置中，要选择了双层双向配筋的方法，以提升楼板的整体强度；一种是结合开洞位置和开洞的需求，在洞口边缘位置设置高强度的边梁；另一种是在开洞位置通过斜向钢筋进行加固处理。

3.4混凝土浇筑技术分析

混凝土浇筑技术作为混凝土施工技术的主要内容之一，建筑内部需要进行浇筑的位置也比较多，比如说建筑的内外墙体部分，比如说楼板的施工浇筑体的浇筑。对待墙体进行浇筑环节的时候，在墙体的底部5cm的位置进行，浇筑需要注意用和混凝土成分一致的砂浆，同时为了确保不会出现浇筑厚薄不一的现象，还可以积极利用铁锹等工具辅助灌模，浇筑的高度也是有特定要求的，一般都需要严格控制在40cm之内。而建筑物的基础底板，在混凝土施工中要特别注意结构散热，防止混凝土内外结构温差过大而导致温度应力过大出现裂缝，让混凝土结构的承压能力和抗压能力进一步提高，也要注意混凝土浇筑施工时选用的材料和辅助设备能够按时供应和及时使用，从而保证基本的底板连续性。而具体的浇筑技术和方式的选择，还是要按照施工的实际情况来确定的，一般情况下可以从整体浇筑和分段浇筑两种方式中进行选择。并且面积范围较大的浇筑工程，不建议在温差较大的白天进行，夜晚的温差相对较小，对混凝土的收缩和膨胀的影响会有所降低，也在一定程度上减少了混凝土裂缝现象的发生次数，或者减小了裂缝的危害程度。

结论

预应力技术的出现扩展了钢筋混凝土结构的适用范围，大跨度预应力混凝土梁施工技术在房建项目中的应用也越来越普遍。但相对于普通的钢筋混凝土梁施工技术来说，大跨度预应力混凝土梁施工技术工艺较复杂、质量要求较高，只有正确高效地解决在施工过程中遇到的难点和完善施工过程中的质量管控，才能保证整体的施工质量。

参考文献:

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