预应力混凝土简支箱梁桥设计

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郑州航空工业管理学院郑州航空工业管理学院毕业设计届专业班级题目预应力混凝土简支梁桥设计姓名******学号*********指导教师*******职称******2013年5月20日预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院摘要简支梁桥是静定结构，各跨单独受力，结构受力比较单纯，不受支座变形等影响，适用于各种地质情况，结构比较简单，容易做成标准化，装配式构件，制造、安装均比较方便，是一种采用最广泛的的梁式桥。而预应力混凝土的设计是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件产生的拉应力减小，从而延长桥梁的使用寿命。设计桥梁跨度为30m+30m+36m+30m+30m,桥面总宽15.3m，一级公路标准，双向4车道，主梁采用预应力混凝土，后张法施工。设计过程如下：首先，进行桥型方案分析比选，拟定主梁形式。在拟定好主梁形式后进行主梁主要构造及细部尺寸的设计，本设计采用箱形梁方案。其次，按照规范进行主梁的作用效应计算、预应力钢束的估算及其布置并计算主梁截面几何特性。再次，进行钢束预应力损失计算、承载能力极限状态计算、持久状况正常使用极限状态抗裂性验算、主梁变形验算。最后，进行施工方案的编制，主要包括上部结构施工，下部结构基础和墩身的施工工艺等。关键词箱形梁；预应力混凝土简支梁桥；后张法；施工方案预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院TitlePrestressedconcreteboxgirderbridgedesignThename**********Numberof*********Instructor*******Titles*******AbstractSimplysupportedbeambridgeisastaticallydeterminatestructure,eachsingleforce,forcestructureisrelativelysimple,isnotaffectedbythedeformationofthesupport,suitableforvariousgeologicalconditions,simplestructure,easytomakestandardization,assemblymember,manufacturing,installationisconvenient,isakindofgirderbridgeswiththemostextensive.Thedesignofprestressedconcreteisinordertoavoidprematureofreinforcedconcretestructurecrackappears,makefulluseofhighstrengthsteelandhighstrengthconcrete,managedtoconcretestructuresormembersunderserviceload,byapplyingexternalforce,stressreducethetensionmakescomponent,therebyprolongingservicelifeofbridge.Prestressedconcretebeambridgegenerallyappliestothefollowing50mhighwaybridge.Designofthebridgespanis30m+30m+36m+30m+30m,thetotalwidthof15.3m,ahighway,two-way4lane,themainbeamwithprestressedconcrete,post-tensionedconstruction.Thedesignprocessisasfollows:预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院Firstofall,makecomparisonandselectionofbridgescheme,makegirdertype.Designthemainstructureandthesizeofthedetailsinthedraftgirdergirdertype,thisdesignusestheboxbeam.Secondly,accordingtothestandardofestimatingeffectcalculationofmaingirder,prestressedsteelbeamandthearrangementandtocalculatethegeometricpropertyofsection.Thirdly,calculation,calculationofultimatelimitstates,permanentconditionnormaluselimitthepersistentstateofcrackresistancechecking,endofmainbeamdeformationcheckingofsteelbeamprestressedloss.Finally,forthepreparationofconstructionscheme,includingtheconstructionofsuperstructure,substructureandpierfoundationconstructionprocess.Keywordsboxgirder,prestressedconcretebeambridge,post-tensioningmethod，constructionprogram预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院目录摘要-1-Abstract-2-第一部分工程概况-1-1.工程说明-1-2.气侯-1-3.地形、地貌-2-4.桥型方案比选-2-4.1具体方案比选-2-4.2方案比选-4-第二部分上部结构计算-6-1基本设计资料-6-1.1跨度和桥面宽度-6-1.2技术标准-6-1.3主要材料-6-1.4设计依据-7-1.5基本计算数据-7-2.箱型梁构造形式以及相关设计参数-9-2.1主梁跨中截面主要尺寸拟订-9-2.2计算截面几何特征-9-3.主梁作用效应计算-12-预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院3.1永久作用效应计算-12-3.2可变作用效应计算-14-3.3主梁作用效应组合-25-4.预应力钢束的估算及其布置-26-4.1.预应力钢筋数量的估算-26-4.2预应力钢束布置-28-5.计算主梁截面几何特性-33-5.1截面面积及惯性矩计算-34-5.2截面静矩计算-35-5.3截面积和特性总表-40-6.钢束预应力损失计算-41-6.1预应力钢束与管道壁间的摩擦损失-42-6.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失-43-6.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失-44-6.4由钢束应力松弛引起的预应力损失-49-6.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失-49-6.6成桥后各截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算-52-6.7预加力计算及钢束预应力损失汇总-54-7.承载能力极限状态计算-57-7.1跨中截面正截面计算-57-7.2验算最小配筋率-59-7.3斜截面抗剪承载能力验算-60-预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院8.持久状况正常使用极限状态抗裂性验算-63-8.1正截面抗裂验算-64-8.2斜截面抗裂验算-65-9.持久状况构件的应力验算-69-9.2预应力钢束拉应力验算-71-9.3斜截面混凝土主压应力验算-72-10.短暂状况构件的应力验算-76-10.1预加应力阶段的应力验算-76-10.2吊装应力验算-78-11.主梁端部的局部承压计算-79-11.1局部承压区的截面尺寸验算-79-11.2局部抗压承载力验算-80-12.主梁变形验算-81-12.1计算由预加力引起的跨中反拱度-81-12.2计算由荷载引起的跨中挠度-84-12.3结构刚度验算-85-12.4预拱度的设置-85-第三部分预应力混凝土简支箱梁施工方案设计-85-1.工程概况-86-2.编制依据-86-3.桥梁主要部位施工方案-86-3.1钻孔灌注桩施工-86-预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院3.2预应力简支箱梁施工-97-3.3.墩台施工工艺-101-3.4盖梁施工工艺-104-3.5.桥梁安装施工工艺-105-3.6桥面系施工工艺-106-参考文献-107-Thecauses,preventionandtreatmentofcracksinconcrete-108-1.Causesandtypesofconcretecracks-110-2.Concretecracksandprevention-111-2.1Shrinkagecracksandpreventionof-111-2.2Plasticshrinkagecracksandprevention-113-2.3subsidencecracksandprevention-114-2.4Temperaturecracksandprevention-115-2.5chemicalreactioncausedcracksandprevention-118-3cracktreatment-119-3.1Surfacerepairmethod-120-3.2grouting,caulkingclosuremethod-120-3.3Structuralreinforcementmethod-120-3.4Concretereplacementmethod-121-3.5electrochemicalProtectionAct-121-3.6biomimeticself-healinglegal-121-Conclusion:-122-预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院混凝土裂缝的成因、预防及处理-123-1.混凝土裂缝的成因及种类-125-2.混凝土中常见裂缝及预防-126-2.1干缩裂缝及预防-126-2.2塑性收缩裂缝及预防-127-2.3沉陷裂缝及预防-128-2.4温度裂缝及预防-129-2.5化学反应引起的裂缝及预防-131-3.裂缝处理-131-3.1表面修补法-132-3.2灌浆、嵌缝封堵法-132-3.3结构加固法-132-3.4混凝土置换法-133-3.5电化学防护法-133-3.6仿生自愈合法-133-结束语：-133-预应力混凝土简支梁桥设计 郑州航空工业管理学院第一部分工程概况1.工程说明该工程位于周口市八一路上，是八一路跨越沙颍河的重要节点。该处河道宽约97m，2010年8月测时河面宽度约68m。根据路线设计要求，桥梁拟与水流正交。根据社会发展的需要，对颍东路跨沙颍河大桥进行建设以省道S238与颍东路交叉口为起点向北2km（包括颍东路桥），造价约4亿，项目部位置设于起点处。该标段工程包括桥梁结构建设、引线路基高填方工程，工程量大且施工难度较高、工期较长。该桥拟采用30+30+36+30+30m预应力混凝土简支梁桥，全桥长156米。柱式桥墩。桥面宽度为15.3m。该桥为五跨预应力混凝土简支箱梁结构，桥面连续。桥墩采用柱式桥墩、桩基础。2.气侯周口市地处我国南北气候过渡地带，属暖温带半湿润大陆性季风气候区，冬春干燥少雨，夏秋季西太平洋副热带高压增强，暖湿海洋气团从西南、东南方向侵入，冷暖气团交汇形成降水，降水量集中，气候晴热而湿润，昼夜温度悬殊明显。多年平均气温14.6℃，极端最高气温43.2℃，极端最低气温-16.7℃预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院；多年平均降水量790.4mm，年最大降雨量1197.9mm，日最大降雨量135.8mm，降水年际变化大，年内分配不均，6～9月降水量一般占全年降水量的70%左右。降水量年际变幅较大，最丰年降水量为最枯年的4倍之多。夏季多东南风和南风，冬季多西北风和东北风，风向北偏东，其次为东偏北，常年风向为东北、东和东南风，最大风速20m/s，平均风速2.9m/s，基本风压0.45KN/m2；雪荷载0.45KN/m2；冻土深度0.4m。相应防洪水位50.24m。两岸堤顶高程52.24m。3.地形、地貌桥址处地貌类型属黄淮河冲积平原，该桥址位于周口市中心地段八一路中段沙颍河上，桥址处沙颍河深12m左右，河口宽约97m，勘探期间河内水面宽约68m，水深约7.5m，河道南北侧无滩地，桥址处河道较顺直，下游河道略弯曲，河堤高于平均地面约5m，两岸地形较为平坦。场地地貌属黄淮河冲积平原。4.桥型方案比选4.1具体方案比选初步设计阶段，对桥型提出三种方案，分别是：预应力混凝土箱型梁桥、部分预应力混凝土斜拉桥、上承式桁架拱桥。4.1.1预应力混凝土箱型梁桥方案（30+30+36+30+30）m5预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院跨预应力混凝土箱型梁桥。主梁采用箱形截面，桥墩均采用双柱式桥墩，桥台为肋式桥台，基础为钻孔灌注桩基础。简图如图1所示：图1预应力混凝土箱型梁桥4.1.2部分预应力混凝土斜拉桥方案（30+30+36+30+30）m五跨部分预应力混凝土斜拉桥,桥梁全长156m。采用双索面形式，塔、梁固结，主梁采用变高度预应力混凝土箱梁，单箱多室截面，主塔采用实心混凝土矩形截面。下部采用钢筋混凝土空心墩，灌注桩基础。简图如图2所示：图2部分预应力混凝土斜拉桥4.1.3上承式刚架拱桥方案简图如图所示：采用跨度为156m钢架结构拱桥方案。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院图3上承式刚架拱桥三种方案比较详见表。4.2方案比选表1方案比较表预应力混凝土箱型梁桥部分预应力混凝土斜拉桥上承式刚架拱桥安全性静定结构，构造简单。主梁高跨比适中，技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，保证工程本身安全。行车较为平顺。可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求高次超静定结构，包含更多设计变量，全桥中的技术经济合理性不能简单地由结构体积小、重量轻或者满足应力要求等概念准确表示，给选定桥型方案和寻求合理设计带来一定困难。主桥跨度适中，拉索是柔性体系，风力作用下会振动，会影响桥上行车和桥本身的安全，横向刚度小。行车平顺舒适。拱的承载潜力大。但伸缩缝较多。上承式拱曲线底面将增加桥面高程。行车条件较差。经济性施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本，所用材料简单，价格低，成桥后养护费用少。需要大量拉索钢丝，预应力束，主塔构造复杂，高空作业多，斜拉索施工复杂，工期较长。斜拉索后期营运养护费用较高，基础施工复杂，还需要减震装置。需要大量的吊装设备，占用施工场地大，需劳动力多。工序较多，建桥时间也较长。美观性形式简明，造型简单现代感强，可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型，塔较高，使桥向纵向和横向延伸，比例协调，均匀。曲线造型优美适用性变形小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车较为平顺。可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求。且施工简单。跨度大，行车性能好，不用作大量基础工程，由于拉索多点支撑作用，梁高小，可采用悬臂施工，不影响通航，梁可以预制，可加快施工速度。上部结构的自重较大，存在水平推力，下部结构工程量大，地质条件要求高。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院因本地段为非通航河流地段，且地质条件复杂，经综合比较后最终以适用最广、材料用量最少、施工方便的预应力混凝土箱型梁桥作为最佳设计方案。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院第二部分上部结构计算由于时间和篇幅限制，本设计只对桥梁上部结构进行了设计计算，其计算过程及结果如下：1基本设计资料1.1跨度和桥面宽度标准跨径：36m（墩中心距离）；主梁全长：35.96m；计算跨径：35.16m；桥面净空：净－14.3m+2×0.5m=15.3m。1.2技术标准设计荷载：公路--I级。环境标准：I类环境。设计安全等级：二级。1.3主要材料混凝土：上部结构采用C50混凝土，下部结构、栏杆及桥面铺装用C25混凝土。预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）的øs15.2钢绞线，每束7根，全梁配6束，预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院=1860MPa.普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm的均用R235钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径60mm、外径67mm的预埋波纹管和夹片锚具。1.4设计依据（1）、交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01－2003），简称《标准》；（2）、交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004），简称《桥规》；（3）、交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004简称《公预规》。1.5基本计算数据表2基本计算数据表名称项目符号单位数据混凝土立方强度MPa50弹性模量MPa轴心抗压标准强度MPa32.4轴心抗拉标准强度MPa2.65预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院轴心抗压设计强度MPa22.4轴心抗拉设计强度MPa1.83短暂状态容许压应力MPa20.72容许拉应力MPa1.757持久状态标准荷载组合：MPa容许压应力MPa16.2容许主压应力MPa19.44短期效应组合：MPa容许拉应力MPa0容许主拉应力MPa59钢绞线标准强度MPa1860弹性模量MPa抗拉强度设计MPa1260最大控制应力MPa1395持久状态应力：MPa标准荷载组合MPa1209材料重度钢筋混凝土25.0沥青混凝土23.0钢绞线78.5钢束与混凝土的弹性模量比无量纲5.65注：本设计考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束，和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则=29.6MPa，=2.51MPa。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院2.箱型梁构造形式以及相关设计参数2.1主梁跨中截面主要尺寸拟订本箱梁按全预应力混凝土构件设计，施工工艺为后张法。桥上横坡为单向2%。箱梁截面尺寸：梁高为1.8m，为了便于模板制作和外形美观，主梁沿纵向外轮廓尺寸保持不变，端部设置横隔梁，高1.25m，宽0.5m；横向共计5片箱型梁，采用湿接缝法进行连接，湿接缝宽0.6m，厚度为0.18m，预制箱型梁顶板宽2.4m，跨中腹板厚0.18m；顶板，底板均厚0.18m，端部腹板厚0.25m，顶板与底板均厚0.25m，腹板和顶板之间没有承托。底板厚度、腹板厚度在距支座中心线1.78m处开始渐变为距支座中心线0.1m处的0.25m（即端部截面尺寸），如图1所示。预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内径为60mm，外径为67mm，管道摩擦系数，管道偏差系数，锚具变形和钢束回缩量为6mm（单端）。沥青混凝土重度按23kN/m3计，预应力混凝土结构自重按26kN/m3计，混凝土自重按25kN/m3计，单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m。2.2计算截面几何特征根据以上拟定的各部分尺寸，绘制箱型梁的跨中及截面图，详见下图：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院图4结构尺寸图（尺寸单位：mm）将主梁跨中截面分成四个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见下表。表3跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积的自身惯矩分块面积对截面形心的惯矩⑴⑵⑶=⑴×⑵⑷⑸⑹=⑴×⑸⑺=⑷+⑹预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院大毛截面（含湿接缝）顶板5400105400014580056.9717526136.8617671936.86承托48322.9411080.021821.8744.03936363.55938185.42腹板493293.54611427714059-26.563479198.5211193257.52底板1881170.87321406.4750755.61-103.9320317517.8620368273.47∑12696837628.4950171653.27小毛截面（不含湿接缝）顶板4320104320011664062.0416627514.1116744154.11承托48322.9411080.021821.8749.1747507.99749329.86腹板493293.54611427714059-21.462271341.859985400底板1881170.87321406.4750755.61-98.8318372420.9018423176.49∑11616836828.4945902060.49大毛截面形心至上缘距离：=66.76cm小毛截面形心至上缘距离：=72.04cm由上表可计算出截面效率指标（希望在0.5以上）式中：——截面上核心距，可按下式计算cm——截面下核心距，可按下式计算cm截面效率指标：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院＞0.5表明以上的初拟截面是合理的。3.主梁作用效应计算主梁的作用效应计算包括永久作用效应和可变作用效应。根据梁跨结构纵、横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求出各主梁控制截面（取跨中、四分点、变化点截面及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）。本设计以中梁作用效应进行计算。3.1永久作用效应计算3.1.1永久作用集度1主梁自重①跨中截面段主梁的自重（底板宽度变化处截面至跨中截面，长15.8m）kN②底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算（长1.68m）kN③支点段梁的自重（长1.98m）kN④中主梁的横隔梁端横隔梁体积：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院故半跨内横隔梁重力为：kN⑤预制梁永久作用集度kN/m2二期永久作用集度①顶板中间湿接缝集度kN/m、②中梁现浇部分横隔梁的作用集度：一片端横隔梁（现浇部分）体积：所以kN/m③桥面铺装层9cm沥青混凝土铺装层：0.0914.323=29.601kN/m6cm混凝土铺装：0.05614.323=21.45kN/m若将桥面铺装传给五片主梁，则kN/m④防撞栏若将防撞栏均摊给五片主梁，则：kN/m⑤边梁二期永久作用集度：kN/m3.1.2永久作用效应如下图所示，设为计算截面离左支座的距离，并令。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院永久作用效应计算见下表。图5永久作用效应计算图表41号梁永久作用效应作用效应跨中c=0.5四分点c=0.25支点c=0一期弯矩（）5429.6754072.2430剪力（）0308.854617.708二期弯矩（）2924.112193.080剪力（）0166.33332.662弯矩（）8357.766265.320剪力（）0475.18950.373.2可变作用效应计算3.2.1冲击系数和车道折减系数冲击系数和车到折减系数计算：结构的冲击系数μ预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院与结构的基频f有关，故应先计算结构的基频f，简支梁的基频可以按下式计算：简支梁桥的基频：Hz其中：kg/m根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：μ=0.1767lnf－0.0157=0.1713本设计为四车道，在计算可变作用效应时需进行车道折减，四车道折减33%，三车道折减22%,但折减后不得小于用两行车道布载的计算结果。3.2.2计算主梁的荷载横向分布系数1.跨中荷载的横向分布系数mc：由于各主梁均不设跨中横隔梁，仅设置端横隔梁，各主梁之间的联系靠现浇湿接缝来完成，故可以按刚接梁法来绘制横向分部影响线和计算横向分部系数mc。图6抗扭惯性矩计算图示（单位：cm）①计算主梁抗扭惯矩IT预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院对于箱形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：式中：——箱形梁闭合截面中线所包含的面积；bi,ti——相应为单个矩形截面的宽度和高度；ci——矩形截面抗扭惯矩系数；m——梁截面划分成单个矩形截面的个数。对本箱型梁截面，计算如下：cm2=62176381.34cm4其中c=0.2199参数为t/b=20/35.76=0.5442②计算主梁的扭转位移和挠度之比γ及悬壁板挠度与主梁挠度之比β；主梁的抗扭刚度和抗扭刚度比例参数γ和主梁抗弯刚度与桥面板抗弯刚度比例参数β，可分别根据下式计算：；式中：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院I—主梁抗弯惯性矩；IT—主梁抗扭惯性矩；b1—主梁翼缘板全宽；l—主梁计算跨径；d1—中相邻两梁肋的净距之半；本梁d1=33+30=60cm；h1—计算单位板宽抗弯惯性矩时所取的板厚，若板厚从梁勒至悬壁端按直线变化时，可取靠梁勒d1/3处的板厚本梁取22cm，因此有：=0.0341=③计算荷载横向分布影响线竖坐标值，根据计算出的参数γ及β，可查附表C，内插得到横向分布影响线竖坐标值见下表：　ß0.0030.006荷载位置1234512345梁号γ　　　　　　　10.022682291921651462762311891611440.043122471891431093202481841381090.034129924219014912030724318614511920.022292232031801652312282031771610.042472342041711432482412061671380.0341242231203.7174149.524323720517014530.021922032102031921892032152031890..04189204214204189184206220206184预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院0.0341190203.7212.8203.7190185.5205218.5205185.5123451号梁0.00549305.64242.83186.68145.68119.172号梁242.83235.98204.78170.68145.773号梁0.0341186.27204.78217.53204.78186.表5横向分布影响线竖坐标值计算表④计算荷载横向分布系数1号梁的横向影响和最不利布载如图所示1号梁四车道：=0.5766三车道：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院=0.5607两车道：=0.53722号梁的横向影响和最不利布载如图所示2号梁四车道：=0.5618三车道：=0.5240两车道：=0.4724预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院3号梁的横向影响和最不利布载如图所示3号梁四车道：=0.5434预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院三车道（1）：=0.4828三车道（2）：=0.4868两车道：=0.4218由以上计算可知：2支点截面的荷载横向分布系数m0按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，支点截面的荷载横向分布系数可计算如下：图10支点横向分布系数计算图式（尺寸单位：cm）1号梁：2号梁：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院3号梁：由以上计算可知3.横向分布系数取值：通过上述计算，可变作用横向分布系数1号梁为最不利，故可变作用横向分布系数取值为：跨中截面：mc=0.5766支点截面：mo=1.00743.2.3车道荷载取值车道荷载取值：公路--Ι级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值pk为：qk=10.5KN/m计算弯矩时：kN计算剪力时：kN3.2.4计算可变作用效应在可变作用效应计算中，对于横向分布系数的取值作如下处理：计算主梁可变作用弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数取mc；计算跨中及四分点可变作用剪力效应时，由于剪力影响线的较大坐标也位于桥跨中部，故也采用横向分布系数亦取mc；计算支点可变作用剪力效应时，从支点至l/4梁段，横向分布系数从mo过度到mc，其余梁段取mc。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院1求边梁跨中截面的最大弯矩和最大剪力①弯矩：（不计冲击时）（冲击效应）不计冲击：kNm冲击效应：kNm②剪力：（不计冲击时）（冲击效应）不计冲击：kN冲击效应：kN2计算l/4处截面的最大弯矩和最大剪力：①弯矩：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院（不计冲击时）（冲击效应）不计冲击：kNm计冲击效应：kNm②剪力：（不计冲击时）（冲击效应）不计冲击：kN计冲击效应：kN3支点截面剪力计算预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院计算支点截面由于车道荷载产生效应时，考虑横向分布系数沿跨长的变化，均布荷载标准值应布满使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处。不计冲击：=489.75kN计冲击效应：kN3.3主梁作用效应组合根据可能出现的作用效应选择三种最不利的组合：短期效应组合，标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，具体见表6：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院表6主梁作用效应组合计算表序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面MmaxVmaxMmaxVmaxVmaxkN•mkNkN•mkNkN①第一期永久作用5429.67504072.243308.854617.708②第二期永久作用2924.1102193.08166.33332.662③总永久作用（=①+②）8353.760.006265.32475.18950.37④可变作用（汽车）2459.298122.321844.47215.88489.75⑤可变作用（汽车）冲击421.27820.95315.9636.9883.89⑥标准组合（=③+④+⑤）11234.34143.278425.75728.041524.01⑦短期组合（=③+0.7×④）10075.0685.627556.45624.241293.20⑧极限组合（=1.2×③+1.4×[④+⑤]）14057.32200.5810110.9824.181943.544.预应力钢束的估算及其布置4.1.预应力钢筋数量的估算在预应力混凝土桥梁设计时，应满足结构在正常使用极限状态下的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。以跨中截面按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算并确定主梁的配束数。4.1.1按正常使用极限状态的应力要求估算预应力钢束数按全预应力混凝土受弯构件设计，在正常使用态组合计算使时，截面不允许出现拉应力。当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n的估算公式：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院式中：Mk—使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值；C1—与荷载有关的经验系数，取值C1=0.51；△Ap—一束8Φ15.2钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积为1.4cm2，故ΔAp=11.2cm2Ks-大毛截面的核心距，设梁高为h，Ks按下面公式计算：式中：ep—预应力钢束重心至大毛截面重心轴的偏心距；ys—大毛截面形心到上缘的距离；∑I—大毛截面的抗弯惯性矩；采用预应力钢绞线公称直径15.20mm，公称面积140mm2，标准强度fpk=1860Mpa，设计强度为fpd=1260Mpa弹性模量Ep=1.95×105Mpa。kNmcm假设cm，则cm则钢束数n可求得为：4.1.1按承载能力极限状态估算钢束数根据极限状态的应力计算公式，受压区混凝土达到极限强度fcd预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院，应力图形呈矩形，同时预应力钢束达到设计强度fpd，则钢束数n的估算公式为：式中：Md—承载能力极限状态的跨中的最大弯矩组合值；α—经验系数，一般取0.75-0.77，取α=0.75；则估算得钢束n为：据上述两种极限状态估算结果在10束左右，故暂取钢束数为n=10。4.2预应力钢束布置4.2.1跨中截面及锚固段截面的钢束位置图14钢束布置图（单位：cm）1预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院对于跨中截面，在保证布置预留管道要求的前提下，应尽可能加大钢束群重心的偏心距。本设计预应力孔道采用内径60mm，外径67mm的金属波纹管，管道至梁底和梁侧净距不应小于30mm及管道直径的一半。另外直线管道的净距不应小于40mm,且不宜管道直径的0.6倍，在竖直方向两管道可重叠，跨中截面及端部截面构造如下图，N1，N2，N3，N4号钢筋均需进行平弯。求得跨中截面钢束群重心至梁底距离为：cm2所有钢束都锚固在梁端截面。对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。按照上述锚头布置的均匀、分散原则，锚固端截面所布置的钢束如下图所示。钢束群重心至梁底距离为：cm下面对钢束群重心位置进行复核，先计算锚固端截面的几何特性，见表表7锚固端截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai分块面积形心至上边缘距离yi分块面积形心对上缘静矩Si=Aiyi分块面积的自身惯性矩Iidi=ys-yi分块面积截面形心的惯性矩Ix=Aidi2I=Ii+Ixcm2cmcm3cm4cmcm4cm4顶板750012.59375039062554.22203230022422925承托58128.0313386.242274.438.67868809.33871056.73腹板615093.55750257753612.5-26.8441717612170788.5预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院底板2656.25167.25444257.81138186.79-100.5526855491.0226993677.04∑16887.25　1126419.05　　　62458448.04其中：cmcm上核心距为：cm下核心距为：cm58.47cm=cm说明钢束群重心处于截面的核心距范围内。4.2.2钢束弯起角和线形的确定本设计预应力钢筋在跨中分四排，最下排两根（N5）弯起角度为1.5°，其余8根弯起角度均为7.5°。为简化计算和施工，所有钢束布置的线性均为直线加圆弧，具体计算如下。4.2.3钢束计算1计算钢束起弯点至跨中的位置。锚固点至支座中心线的水平距离为αxiαx5=13－12.5tg1.5°=12.67cmαx4=28.43－16tg7.5°=26.32cmαx3=28.43－44tg7.5°=22.64cm预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院αx2=28.43－72tg7.5°=18.95cmαx1=28.43－100tg7.5°=15.26cm钢筋计算图示和锚固段尺寸图见下图：图15锚固端尺寸图（单位：cm）图16钢束计算图示表8钢束弯起点至跨中距离计算表预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院钢束号弯起高度y/cmy1/cmy2/cmL1/cmx3/cm弯起角（°）R/cmx2/cmx1/cm53.52.61770.882310099.96571.52574.742667.39891603.305444719.578927.4211150148.71687.53205.2198418.36511217.238136426.105237.8948200198.28907.54429.7366578.16291004.188128132.631548.3685250247.86127.55653.7366737.9607791.12819839.157958.8421300297.43357.56877.9832897.7570578.06952.控制截面的钢束重心位置计算（1）各钢束重心位置计算由图所示的几何关系，当计算截面在曲线段时，计算公式为：当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：式中：——钢束在计算截面处钢束重心到梁底的距离；——钢束起弯前到梁底的距离；——钢束弯起半径。（2）计算钢束群重心到梁底距离表9各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置截面钢束号四分点5未弯起2574.7426019923.65464未弯起3205.219801993未弯起4429.4782012020287.8725653.73660.0155420.9998793131.68411300.93056877.98320.0437530.9990424248.5891预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院支点直线段53.50.026179912.670.33178912.168278.64574470.130899726.323.46509952.53493640.130899722.642.980612081.01942810.130899718.952.4948131109.51521980.130899715.262.0090242137.99103钢束长度计算一根钢束的长度为曲线长度、直线长度、与两工作段长之和，其中钢束曲线长度可按圆弧半径及弯起角度计算，通过每根钢束长度计算，就可以得到一片主梁和一孔桥所需钢束总长度，用于备料和施工计算结果见下表：表10钢束长度计算表钢束号半径R弯起角曲线长度直线长度L1有效长度钢束预留长度钢束长度cmradcmcmcmcmcmcm52574.74260.26179967.411603.311003541.441403681.4443205.21980.1308997419.561217.241503573.61403713.434429.47820.1308997579.821004.192003568.021403708.0225653.73660.1308997740.07791.1282503562.3961403702.39616877.98320.1308997900.33578.073003556.801403596.805.计算主梁截面几何特性本箱梁采用后张法施工，内径60mm的钢波纹管成孔，当混凝土达到设计强度时进行张拉，张拉顺序和钢束号相同，年平均相对湿度为80％。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院计算过程分三个阶段，阶段一为预制构件阶段，施工荷载为预制梁（包括横隔梁）的自重，受力构件按预制梁的净截面计算；阶段二为现浇混凝土形成整体阶段，但不考虑现浇混凝土的承受荷载能力，施工荷载除阶段一荷载之外，还应包括现浇混凝土板的自重，受力构件按预制梁灌浆后的换算截面计算;阶段三为成桥阶段，荷载除了阶段一、二的荷载之外，还包括二期永久作用和活载，受力构件按成梁后的换算截面计算。5.1截面面积及惯性矩计算5.1.1在预加力阶段，即阶段二，只需计算小截面几何特性。净截面面积:An=A－nΔA净截面惯性矩：In=I－nΔA(yis-yi)2表11跨中截面面积和惯性矩计算表截面分块名称分块面积Ai分块面积形心之上缘距离yi分块面积对上缘静矩si全截面重心至上缘距离yjs分块面积的自身惯性矩Iidi=yjs-yi分块面积对截面形心的惯性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面1161672.04836828.4969.3545902060.49-2.689784035.7943215311.2扣除管道面积-352.57158-55706.06忽略-88.65-2770785.05∑11263781122.4345902060.49-2686749.26bi=300cm毛截面1269666.76847628.4968.924750171653.273.1647127154.5853833790.54钢筋换算面积455.715872000.6忽略-88.07533534982.69∑13152919629.0950171653.273662137.27预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院表12四分点截面面积和惯性矩计算表截面分块名称分块面积Ai分块面积形心之上缘距离yi分块面积对上缘静矩si全截面重心至上缘距离yjs分块面积的自身惯性矩Iidi=yjs-yi分块面积对截面形心的惯性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面1161672.04836828.4969.413745902060.19-2.626380120.6443340423.95扣除管道面积-352.57155.975-54992.11忽略-86.5613-2641757.18∑11263781836.3845902060.49-2561636.54bi=340cm毛截面1269666.76847628.4968.854650171653.273.0946121581.2153673035.29钢筋换算面积455.7155.97571077.81忽略-88.05713379800.80∑13152918706.3050171653.273501382.02表13支点截面面积和惯性矩计算表截面分块名称分块面积Ai分块面积形心之上缘距离yi分块面积对上缘静矩si全截面重心至上缘距离yjs分块面积的自身惯性矩Iidi=yjs-yi分块面积对截面形心的惯性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面1538771.991107728.1371.301457233020.17-0.68867296.1757028085.72扣除管道面积-352.57101.3543-35734.49忽略-30.0529-318433.04∑150351071993.6457233020.17-311136.87bi=340cm毛截面1688766.701126379.5867.610662458448.040.910614002.7862991327.83钢筋换算面积455.7101.354346187.15忽略-33.7437518877.01∑173431172566.7462458448.04532879.795.2截面静矩计算预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院预应力钢筋混凝土在张拉阶段和使用阶段都要产生剪应力，这两个阶段的剪应力应该叠加。在每个阶段中，凡是中性轴位置和面积突变处的剪应力，都需要计算，在张拉阶段和使用阶段应计算得截面为：支点截面图17静矩计算图式（尺寸单位：cm）(1)在张拉阶段，净截面的中性轴（称净轴）位置产生的最大剪应力，应该与使用阶段在净轴位置产生的剪应力叠加。(2)在使用阶段，换算截面的中性轴（称换轴）位置产生的最大剪应力，应该与张拉阶段在换轴位置产生的剪应力叠加。故对每一个荷载作用阶段，需要计算四个位置的剪应力，即需要计算下面几种情况的静距：预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院1)a-a线以上（或以下）的截面对中性轴（净轴和换轴）的静矩2)b-b线以上（或以下）的面积对中性轴（两个）的静矩；3)净轴（n—n）以上（或以下）的面积对中性轴（两个）的静矩；4)换轴（o—o）以上（或以下）的面积对中性轴（两个）的静矩表14跨中截面对重心轴静矩计算表分块名称及序号已知：b1=240cm,ys=69.35cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全截面重心距离yi/cm对静轴静矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-n4320.0059.35256392承托248346.4122416.03∑278808.03底板4底板部分对静轴静矩Sb-n1881101.52190959.12管道或钢束-176.28101.65-17918.86∑173040.26翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-n4320.0059.35256392承托240346.4122416.03肋部31621.4422.98237263.93∑316071.96翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-n4320.0059.35256392承托248346.4122416.03肋部31524.623.26435468.29∑314532.71分块名称及序号已知：b1=300cm,ys=68.9247cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全截面重心距离yi/cm对静轴静矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-o540059.9247323593.38承托248346.984722693.61∑364286.99底板4底板部分对1881100.9453189878.11预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院静轴静矩Sb-o管道或钢束227.85109.959621475.11∑211353.22翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-o540059.9247323593.38承托248346.984722693.61肋部31621.4422.040435737.19∑382024.18翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-o540059.9247323593.38承托248346.984722693.61肋部31524.622.040433602.79∑359889.78表15四分点截面对重心轴静矩计算表分块名称及序号已知：b1=240cm,ys=69.4137cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全截面重心距离yi/cm对静轴静矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-n4320.0059.4137256667.18承托248346.373722446.80∑279113.98底板4底板部分对静轴静矩Sb-n1881101.4563190737.84管道或钢束-176.28101.5863-17907.63∑172830.21翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-n4320.0059.4137256667.18承托248346.373722446.80肋部31629.4723.005037485.96∑318224.43翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-n4320.0059.4137256667.18承托248346.373722446.80肋部31524.3723.20935319.70∑314910.85分块名称及序号已知：b1=300cm,ys=68.8546cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全对静轴静矩预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院截面重心距离yi/cmSi=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-o540059.8546323214.84承托248348914622659.75∑345847.59底板4底板部分对静轴静矩Sb-o1881101.0514190009.97管道或钢束227.85101.145423054.98∑213055.95翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-o540059.8546323214.84承托248348914622659.75肋部31629.4721.80435529.74∑381404.30翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-o540059.8546323214.84承托248348914622659.75肋部31542.3722.008533945.22∑379819.77表16支点截面对重心轴静矩计算表分块名称及序号已知：b1=240cm,ys=71.3014cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全截面重心距离yi/cm对静轴静矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-n600058.8014367808.4承托258143.271425140.68∑392949.08底板4底板部分对静轴静矩Sb-n2656.2595.9486254863.47管道或钢束-70.5199.6896-7029.75∑247833.72翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-n600058.8014367808.4承托258143.271425140.68肋部32307.0225.918759794.91∑452743.99翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-n600058.8014367808.4承托258143.271425140.68预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院肋部32115.4427.826758865.67∑451814.75分块名称及序号已知：b1=300cm,ys=67.6106cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积Ai/cm分块面积重心至全截面重心距离yi/cm对静轴静矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼缘部分对静轴静矩Sa-o750055.116413370承托258139.580622996.33∑____________436366.3底板4底板部分对静轴静矩Sb-o2656.2599.6394264667.1691.4102.38949331.769926128.66∑273998.93翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-o750055.116413370承托258139.580622996.33肋部32307.0221.860950433.49∑486799.82翼板1换轴以上净面积对静轴静矩So-o750055.116413370承托258139.580622996.33肋部32115.4423.768950281.64∑486647.975.3截面积和特性总表表17截面几何特性计算总表名称符号单位截面跨中四分点支点混凝土净截面净面积Ancm211263.4311263.4315034.08静惯性矩Incm443215311.2343320423.9557028085.72静轴到截面上缘距离ynscm69.3569.413771.3014静轴到截面下缘距离ynxcm110.65110.5863108.6986截面抵抗矩上缘Wnscm3623147.96624378.53799817.19下缘Wnxcm3390558.62391914.95524644.16预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院对静轴静矩翼缘部分面积Sa-ncm3278808.03279113.98392949.08净轴以上面积Sn-ncm3316071.96318224.43452743.99换轴以上面积So-ncm3314532.72314910.85451814.75底板部分面积Sb-ncm3173040.26172830.21247833.72钢束群重心到静轴距离encm88.6585.561330.0529名称符号单位截面跨中四分点支点混凝土换算截面换算面积Aocm213151.713151.717342.95换算惯性矩Iocm453833790.5453673035.292291327.83换轴到截面上缘距离yoscm69.924769.854667.6106换轴到截面下缘距离yoxcm110.0753110.1554112.3894截面抵抗矩上缘Woscm3769882.32768353.63931678.28下缘Woxcm3489063.31487248.34560473.92对换轴静矩翼缘部分面积Sa-bcm3346286.99345874.59436366.33静轴以上面积Sn-ocm3382024.18381404.30486799.82换轴以上面积So-ocm3359889.78379819.77486647.97底板部分面积Sb-ocm3211353.22213055.95273998.93钢束群重心到换轴距离eocm88.057386.130433.74376.钢束预应力损失计算根据《公预规》规定，当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力损失值。后张法梁的预应力损失包括前期预应力损失（钢束与管道壁的摩擦损失、锚具变形损失、钢束回缩引起的损失、分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失）和后期预应力损失（钢绞线应力松弛、混凝土收缩徐变引起的应力损失）而梁内钢束的锚固应力和有效应力分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院6.1预应力钢束与管道壁间的摩擦损失按《公预规》6.2.2条规定，计算公式为：式中：——预应力钢筋锚下的张拉控制应力，取；——钢束与管道壁的摩擦系数，对于预埋波纹管取；——从张拉端到计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad）；——管道每米局部偏差对摩擦的影响因数，取=0.0015；——从张拉端至计算截面的管道长度（m），近似取其在纵轴上的投影长度。表18四分点截面管道摩擦损失值计算表钢束号°radmMPaN14.992340.0871338.94260.0308410.0303709.5417N25.882210.1206648.97950.0340020.03343043.5259N37.50.1309009.01640.0397050.03892750.6830N47.50.1309009.05320.0397500.03898050.7520N51.50.0261808.91670.0186110.01843924.0076表19跨中截面管道摩擦损失值计算表预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院钢束号°radmMPaN17.50.13090017.73260.0527790.05141066.94N27.50.13090017.76590.0528290.05145967.00N37.50.13090017.80640.0528900.05151667.07N47.50.13090017.84320.0529450.05156867.14N51.50.02618017.70670.0319860.03148040.99表20支点截面管道摩擦损失值计算表钢束号°radmMPaN1000.15260.0002290.0002290.298N2000.18950.0002840.0002840.370N3000.22640.0003400.0003400.442N4000.26320.0003950.0003950.514N5000.12670.0001900.0001900.2476.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失由《公预规》6.2.3条，对曲线预应力筋，在计算锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失时，应考虑锚固后反向摩擦的影响。根据《公预规》附录D，计算公式如下。反向摩擦影响长度：其中，预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院张拉端锚下预应力损失：在反摩擦影响长度内，距张拉端x出的锚具变形、钢筋回缩损失：计算表如下表21四分点、支点及跨中截面计算表四分点截面支点截面跨中截面钢束号影响长度锚固段距张拉端距离距张拉端距离据张拉端距离MPammMPammMPammMPammMPa10.0037640617631132.728942.665.40152.6131.5817732.6020.0037614017637132.688979.565.13189.5131.2517769.5030.0037595317641132.649016.464.85226.4130.9417806.4040.0037575617645132.619053.264.57263.2130.6317843.2050.0023148822482104.088916.762.80126.7103.4917706.7226.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失后张法梁当采用分批张拉时，先张拉的钢束由于张拉后批钢束产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失，根据《公预规》6.2.5条规定，计算公式为式中：——预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院在计算截面先张拉的钢束重心处，由后张拉各批钢束而产生的混凝土法向应力，可按下式计算：其中：、——分别为钢束锚固时预加的纵向力和弯矩——计算截面上钢束重心到截面净轴的距离本设计采用逐根张拉钢束，预制张拉钢束N1‐N5,张拉顺序为N5,N4,N3,N2，N1。计算时应从最后张拉的一束逐步向前推进。计算结果汇总表如下预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院表22四分点截面计算表计算数据/cm2/cm2/cm4/cm211263.439.843340424110.58635.65钢束号锚固时预加纵向力/0.1kN/0.1kN计算盈利损失的钢束号锚固时钢束应力合计51215.188811544.29111544.2911544.29101.591172742117274241.022.74883.773721.3241165.352611070.85111070.8522615.14101.591124647229738832.015.38497.392741.7731144.689510874.64110874.6433489.8990.59985093328248222.976.86089.834155.5621137.785010808.960.99987910808.6544297.4378.90852747413522913.937.528311.46164.7611132.299210756.840.99904210755.8155053.2462.006678304802059预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院表23跨中截面计算表计算数据/cm2/cm2/cm4/cm21263.439.843215311.23110.655.65钢束号锚固时预加纵向力/0.1kN/0.1kN计算盈利损失的钢束号锚固时钢束应力合计51238.9011769.58111769.5811769.58101.651196378119637841.042.81413.8621.8041213.0611524.04111524.0423293.62101.651171418236779632.075.57957.6443.1531191.7811321.89111321.8934615.5190.651026329339412523.077.119610.19357.5921177.4111185.41111185.4145800.9279.65890918428504314.077.897711.96467.6011167.4611090.90111090.9056891.8268.657613905046433预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院表24支点截面计算表计算数据/cm2/cm2/cm4/cm215034.089.857028086108.69865.65钢束号锚固时预加纵向力/0.1kN/0.1kN计算盈利损失的钢束号锚固时钢束应力合计51170.1811467.740.99965711463.8011463.8096.531106605110660540.761.77122.533714.31541057.7710048.840.9914459962.8720983.4256.16559552162337031.401.59882.994516.91931054.9310021.830.9914459936.0930919.5127.68275023189839322.060.92142.978016.82621054.7710020.340.9914459934.6140854.12-0.817-8112.6189028012.72-0.02712.690315.20011056.1510033.370.9914459947.5350581.62-29.29-2913871598893预应力混凝土简支梁桥设计-47- 郑州航空工业管理学院6.4由钢束应力松弛引起的预应力损失《公预规》6.2.6条规定，钢绞线由松弛引起的应力损失终极值，按下式计算：其中，，。计算得各截面钢绞线由松弛引起的应力损失的终极值见表。表25各截面计算钢束号四分点截面跨中截面支点截面11132.299219.21181167.463123.25151056.143911.173821137.785020.61251177.412024.43211054.772211.037931144.698420.61251191.777726.16611054.929011.053541165.352623.00321213.056428.79821057.772711.335551215.189829.06631238.903032.09751124.931818.39166.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失根据《公预规》6.2.7条规定，由混凝土收缩和徐变引起的应力损失可按下式计算：，预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院其中，,6.5.1徐变系数终极值和收缩应变终极值的计算构件理论厚度的计算公式为：本设计考虑混凝土收缩和徐变大部分在成桥之前完成，A和u均采用预制梁的数据,对于混凝土毛截面，四分点与跨中截面上述数据完全相同，即cm故：（cm）设混凝土收缩和徐变在野外一般条件（相对湿度为75%）下完成，受荷时混凝土加载龄期为28d。按上述条件，查《公预规》表6.2.7得到=1.656，=0.22。6.5.2计算混凝土收缩和徐变引起的应力损失计算结果见下表。表26四分点截面计算预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院计算数据9.775610.920920.6965分子项分母项（1）193.64473847.8886（2）42.93.0989212.89030.00421.1952MPa表27跨中截面计算计算数据10.10209.565919.6679分子项分母项（1）184.02083836.7807（2）42.93.0483预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院204.22870.00421.1928MPa表28支点截面计算计算数据6.75281.68528.4434分子项分母项（1）78.99973793.2541（2）42.91.2381109.70970.00321.0587MPa6.6成桥后各截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算计算方法与预加应力阶段混凝土弹性压缩一起的预应力损失计算方法相同，锚固后钢束应力的计算公式为：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表29成桥后四分点截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢束号锚固后预加纵向力/0.1KN（N）（cm）（Nm）（Nm）51008.009576.0119576.019576.01101.16968665.6968665.64964.239160.1719160.1718736.18101.16926600.61895266.23945.978986.6718986.6727722.8590.16810196.62705462.82938.848928.440.9998798927.3636650.2178.47700541.53406004.21934.968882.110.9990428873.6145523.8261.57546315.03952319.3表30成桥后跨中截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢束号锚固后预加纵向力/0.1KN（MPa）（cm）（MPa）（MPa）51035.599838.081.009838.089838.08101.08994387.1994387.141013.049623.881.009623.8819461.97101.08972736.91967124.03994.399446.761.009446.7628908.7190.08850919.82818043.72981.769326.741.009326.7438235.4479.08737514.63555558.31972.999243.441.009243.4447478.8868.08629249.94184808.3表31成桥后支点截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢束号锚固后预加纵向力/0.1KN（MPa）（cm）（MPa）（MPa）5999.919499.180.9996579495.929495.92100.219516929516924942.819239.540.9914449160.4918656.4159.8554829614999893940.259214.440.9914449135.6027792.0131.3728658417865732940.119213.050.9914449134.2336926.232.87262541812826预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院1941.349225.160.9914449146.2046072.43-25.60-2341515786696.7预加力计算及钢束预应力损失汇总表32钢束预应力损失总表截面钢束号预加应力阶段正常使用阶段锚固前的预应力损失锚固时的钢束应力锚固后的预应力损失钢束有效应力MPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa四分点N139.5465.4111.461132.299219.21178.12934.9664N243.5365.139.831137.785019.82939.8357N350.6864.857.391144.698520.61945.9650N450.7564.573.771165.352623.00964.2284N524.0162.8001215.188829.071008.00跨中N166.94067.601167.463123.25171.22972.99N266.99057.591177.411924.43981.76N367.07043.151191.777726.17994.39N467.14021.801213.056428.801013.04N540.99022.111238.903032.101035.59支点N10.298131.5722.111056.143911.17103.63941.32N20.370131.2501054.772211.04940.11N30.442130.9401054.929011.05940.25N40.514130.6301057.792711.24942.81N50.247103.5001170.177318.391048.16预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院施工阶段传力锚固应力及其产生的预加力：=-传力锚固时：σl=σl1+σl2+σl4由产生的预加力:纵向力：=cos弯矩：=剪力：=sin式中:—钢束弯起后与梁轴的夹角；—单根钢束的截面积，=9.5；可以用上述方法计算出使用阶段由张拉钢束产生的预加力Np，Vp，Mp，此时σpo为有效预应力σpe，σl=σl1+σl2+σl4+σl5+σl6以上计算结果见表33表33预加力作用效应计算表截面钢束号预加力阶段由预应力钢束产生的预加力作用效应sinacosaσpoΔAPNpo=σpoΔAPcosaVpo=σpo×ΔAPsinaMpo0.1kNkNkNkN.m四分点10.0155420.99987911096.531109.5217.25687.8720.0437530.99904211150.291113.9648.79878.9430111218.051121.8101016.2140111140.461142.0501160.1750111908.851190.8901209.78Σ　　　5678.2366.044952.97跨中10111441.141144.110785.4320111538.641153.860919.0530111679.421167.9401058.7440111887.951188.8001208.4250112141.251214.1301234.16预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Σ　　　5868.8405205.80支点10.1305260.99144510350.211026.17135.10-300.5920.1305260.99144510336.771024.83135.31-8.3730.1305260.99144510388.301024.99134.94283.7140.1305260.99144510366.171027.75135.31577.2250.0261770.99965711467.741146.3830.021106.61Σ　　　5250.12570.681658.58截面钢束号正常使用阶段由预应力钢束产生的预加力作用效应sinacosaσpoΔAPNpo=σpoΔAPcosaVpo=σpo×ΔAPsinaMpo0.1kNkNkNkN.m四分点10.0155420.9998799126.67916.1614.24567.9920.0437530.9990429210.39920.1640.30726.033019270.46927.050839.784019449.44944.940959.935019878.41987.8401003.50Σ　　　4696.1554.544097.24跨中1019535.3495.530654.602019621.27962.130766.343019745.06974.510883.394019927.79992.7801009.1650110148.801014.8801059.07Σ　　　4897.8304372.56支点10.1305260.9914459225.16914.62120.41-267.9120.1305260.9914459215.36913.65120.28-7.4630.1305260.9914459214.44913.56120.27252.8740.1305260.9914459239.54916.05120.60514.4950.0261770.99965710271.961026.8426.89991.21Σ　　　4684.72508.451483.20预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院7.承载能力极限状态计算预应力混凝土梁从预加力开始到受到荷载破坏，需经受预加力、使用荷载作用、裂缝出现和破坏等四个受力阶段，为保证主梁受力可靠并予以控制，应对控制截面进行各个阶段的验算。包括：持久状态承载能力极限状态承载力验算，持久状态抗裂验算和应力验算，短暂状态构件的截面应力验算。对于抗裂验算，根据《公预规》要求，对于全预应力梁在使用阶段短期效应组合作用下，只要截面不出现拉应力就可以满足。7.1跨中截面正截面计算跨中截面尺寸如下，预应力钢筋截面到底边的距离为αp=180mm，则h0=1800-220=1580mm，上翼缘平均厚度为：mm对于箱梁翼缘有效工作宽度进行以下计算：箱形截面梁在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度bmi计算如下：对于简支梁各跨中部梁段：bmi=ρfbi式中：bmi—腹板两侧上、下各翼缘的有效宽度；bi—腹板两侧上、下各翼缘的实际宽度；ρf—有关简支梁各跨中部梁段翼缘有效宽度的计算系数；预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院对本简支梁其理论跨径li=35.16m则，则根据bmi=ρfbi，有bm1=b1=61.25cm，则根据bm2=ρfb2，有bm2=b2=70.75cm则根据bm5=ρfb5，有bm5=b5=,37cm因此箱形梁截面梁跨中翼缘的有效宽度bf为cm，即箱形梁实际翼缘全宽。预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力时，预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。图18箱形梁翼缘有效宽度计算图式（尺寸单位：cm）预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院以下判断中性轴的位置，若则中性轴在上翼缘内。由于：kN因此，故中性轴在上翼缘板内。混凝土受压区高度可根据下式计算：mm故x2.5时，取P=2.5，则P=1.723ρsv——斜截面内箍筋配筋率，有＞fcuk——混凝土强度等级；fsv——箍筋抗拉强度设计值，对R235钢筋，fsv=195MPa；Asv——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积（mm2）；Vpb——与斜截面相交预应力弯起钢筋抗剪承载力(kN),按下式计算：Apb——斜截面内在同一弯起平面的预应力弯起钢筋的截面面积fpd——预应力弯起钢束的抗拉设计强度，本设计中fpd=1260MPa；θp——预应力弯起钢筋在斜截面受压端正截面处的切线与水平线的夹角，见表34预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表34斜截面受压端正截面处的钢束位置及钢束群重心位置计算表截面钢束号x4/cmR/cmsinθp=x4/Rcosθpao/cmai/cmap/cm距支座h/2处斜截面顶端564.692574.740.0270670.99963499.9469.834450.763205.210.1406330.990062940.853663.814429.480.1498620.9887072070.022876.875653.740.1550960.9878993199.4111089.936877.980.1584670.98736442128.91则：kNkNkN>1839.17kN上述计算说明主梁距支点h/2处的斜截面抗剪承载力满足要求。由于梁内预应力钢束都在梁端锚固，钢束根数沿梁跨几乎没有变化，配筋亦满足要求可不必进行斜截面抗剪承载力验算。　预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院8.持久状况正常使用极限状态抗裂性验算桥梁预应力构件的抗裂验算，都是以构件混凝土的拉应力是否超过规定的极限值来表示的，分为正截面抗裂和斜截面抗裂验算。8.1正截面抗裂验算根据《公预规》6.3.1条，对预制的全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，应满足的要求。式中σst、σpc—在作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，按下式计算：式中An、Wnx(Wox)—构件截面面积及对截面受拉边缘的弹性抵抗矩ep—预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距；Ms—按作用短期效应组合计算的弯矩值；Mg1—第一期荷载永久作用；Np—使用阶段预应钢束的预加力正截面抗裂性验算的计算过程和结果见下表表35正截面抗裂性验算计算表应力部位跨中下缘四分点下缘支点下缘Np/0.1KN⑴94957.7791047.6392144.86Mp/(N•m)⑵8369616.587904638.563157337.80An/cm2⑶11263.4311263.4315034.08Wnx/cm3⑷390558.62392924.95524644.16Wox/cm3⑸489063.31487248.34560473.92预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Mg1/(N•m)⑹542965740722430Ms/(N•m)⑺10075060101109000Np/An/MPa⑻=⑴/⑶8.43068.08356.1291Mp/Wnx/MPa⑼=⑵/⑷21.429920.16936.0181σpc/MPa⑽=⑻+⑼29.860528.252812.1427Mg1/Wnx/MPa⑾=⑹/⑷13.902310.39060(Ms-Mg1)/Wox/MPa⑿=[⑺-⑹]/⑸9.49867.14420σst/Mpa⒀=⑾+⑿23.400917.53480σst-0.85σpc/MPa⒁=⒀-0.85×⑽-1.98-6.48-10.32由以上计算可见，其各截面正截面抗裂性均符合σst-0.85σpc≤0的要求。8.2斜截面抗裂验算验算主要是为了保证主梁斜截面具有与正截面同等的抗裂安全度。计算混凝土主拉应力是应选择跨径中最不利位置截面，对该截面的重心处和宽度急剧改变处进行验算。以边梁的跨中截面为例，对其上梗肋（a-a）、净轴（n-n）、换轴（o-o）和下梗肋（b-b）等四分处分别进行主拉应力验算，其它截面均可用同样的方法计算，具体见下表。根据《公预规》6.3.1条，对预制的全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，斜截面混凝土的主拉应力，应符合下列要求：MPa式中σtp—由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土主拉应力，按下式计算：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院式中σcx—在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土法向应力；τ—在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土剪应力；表36σcx计算表截面应力部位a-ao-on-nb-b跨中截面Np(0.1kN)94957.7794957.7794957.7794957.77Mp(N·m)8369616.588369616.588369616.588369616.58An(cm2)11263.4311263.4311263.4311263.43In(cm4)43215311.243215311.243215311.243215311.2yni(cm)42.92470.59470-90.0753I0(cm4)53833790.553833790.553833790.553833790.5yoi(cm)42.350-0.5947-90.65Mg1(N·m)5429657542965754296575429657Ms(N·m)10075060100750601007506010075060Np/An(Mpa)8.43068.43068.43068.4306Mpyni/In(Mpa)8.31330.11520-17.4451σpc(Mpa)0.11738.31548.430625.8757Mg1yni/In(Mpa)5.39310.07470-11.3172(Ms-Mg1)yoi/Io(Mpa)3.65440-0.0474-7.8223σs(Mpa)9.04750.0747-0.0474-19.1395σcx=σpc+σs(Mpa)9.16488.39018.38326.7362四分点截Np(0.1kN)91047.6391047.6391047.6391047.63预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院面Mp(N·m)7904638.567904638.567904638.567904638.56An(cm2)11263.4311263.4311263.4311263.43In(cm4)43340423.943340423.943340423.943340423.9yni(cm)42.85640.442700-90.1436I0(cm4)53673035.353673035.353673035.353673035.3yoi(cm)42.41370-0.4427-90.5863Mg1(N·m)4072243407224340722434072243Ms(N·m)10110900101109001011090010110900Np/An(Mpa)8.08358.08358.08358.0835Mpyni/In(Mpa)7.81640.08070-16.4408σpc(Mpa)0.26718.00288.083524.5243Mg1yni/In(Mpa)4.02680.04160-8.4698(Ms-Mg1)yoi/Io(Mpa)8.79870.0416-0.0498-18.6615σs(Mpa)9.06588.04448.03375.8628σcx=σpc+σs(Mpa)9.06588.04448.03375.8628支点截面Np(0.1kN)92144.8692144.8692144.8692144.86Mp(N·m)3157337.803157337.803157337.803157337.80An(cm2)15034.0815034.0815034.0815034.08In(cm4)57028085.757028085.757028085.757028085.7yni(cm)39.30143.69080-83.6986I0(cm4)62991327.862991327.862991327.862991327.8yoi(cm)35.61060-3.6908-87.3894Mg1(N·m)0000Ms(N·m)0000Np/An(Mpa)6.12916.12916.12916.1291Mpyni/In(Mpa)2.17590.2043041.6339σpc(Mpa)3.95325.92486.12911.4952Mg1yni/In(Mpa)0000σs(Mpa)0000σcx=σpc+σs(Mpa)3.95325.92486.12911.4952预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表37τ计算表荷载V(0.1kN)InCm4I0Cm4bcm上梗肋a-a净轴n-n换轴o-o下梗肋b-bSa-n(cm3)Sa-o(cm3)τaMpaSn-n(cm3)Sn-o(cm3)τnMpaSo-n(cm3)So-o(cm3)τ0MpaSb-n(cm3)Sb-o(cm3)τbMpa跨中一期恒载043215311.2353833790.5436278808.030316071.960314532.740173040.260短期组合(扣除一期恒载)856.20346286.990.1538382024.180.1697359889.780.1599211353.220.0939预加力0278808.030316071.960314532.740173040.260短期组合剪应力　0.15380.16970.15990.0939四分点一期恒载3088.5443340423.9553673035.2936279223.980.5525318224.430.6299314910.850.6234172830.210.3421短期组合(扣除一期恒载)6262.40345874.580.7354381404.300.8110379819.770.8076213055.950.4530预加力545.4279113.980.0976318224.430.1112314910.850.1101172830.210.0604短期组合剪应力1.19031.32971.32090.7347支点一期恒载6177.0857028085.7262991327.83503922947.080.8425452743.990.9708451814.750.9688247833.720.5314短期组合(扣除一期恒载)12932436366.330.9359486799.821.044048647.971.0437273988.930.5876预加力5084.5392949.080.7007452743.990.8073451814.750.8057247833.720.4886短期组合剪应力1.07771.20751.20680.6304预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表38σtp计算表截面主应力部位σcxτMpaMpaMpa跨中a-a9.16480.1538-0.0026o-o8.39010.1599-0.0030n-n8.38320.1679-0.0034b-b6.73620.0939-0.0013四分点a-a9.06581.1903-0.1537o-o8.04441.3209-0.2113n-n8.03371.3297-0.2144b-b5.86280.7347-0.091支点a-a3.95321.0777-0.2747o-o5.92481.2068-0.2364n-n6.12911.2075-0.2293b-b10.7630.6304-0.0368有上述计算，最大主拉应力为0.1104Mpa,其结果符合σtp≤0.6ftk=1.59Mpa要求。9.持久状况构件的应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规范规定的极限值。计算时荷载取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院9.1正截面混凝土压应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段正截面应力应符合下列要求：式中——在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算：——由预应力产生的混凝土法向拉应力，按下式计算：——标准效应组合的弯矩值表39正截面混凝土法向压应力计算表应力部位跨中上缘跨中下缘四分点上缘四分点下缘支点上缘支点下缘Np(0.1kN)94957.7794957.7791047.6391047.6392144.8692144.86Mp(N·m)836961683696167904639790463931573383157338An(cm2)11263.4311263.4311263.4311263.431503415034Wn(cm3)623148390559624379391915799817524644Wo(cm3)769882489063768354487248931678560474Mg1(N·m)542965754296574072243407224300Mk(N·m)1123434083537608425750626532000Np/An(Mpa)8.43068.43068.08358.08356.12916.1291Mp/Wn(Mpa)-13.431221.4299-12.660020.1693-3.94766.1081σpt(Mpa)-5.000629.8605-4.576528.25282.181512.2372Mg1/Wn(Mpa)8.7133-13.90236.5221-10.390600(Mk-Mg1)/Wo(Mpa)1.0691-0.53851.0691-0.538500σkc(Mpa)9.7824-14.44087.5912-10.929100σkc+σpt(Mpa)4.781815.41973.014715.82372.181512.2372预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院由上表可知，最大应力在四分点截面下缘处15.8237MPa＜16.2MPa，符合要求。9.2预应力钢束拉应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段预应力筋拉应力符合下列要求：式中：——预应力筋扣除全部应力损失后的有效预应力；——杂作用标准效应组合下受拉区预应力筋产生的拉应力，按下式计算：——分别为钢束重心到截面净轴和换轴的距离，即——在作用标准效应组合下预应力筋重心处混凝土的法向拉应力；——预应力筋与混凝土的弹性模量比。N5钢筋是最不利的钢筋，故取最不利的外层钢筋N5进行验算。表40N5号预应力筋拉应力验算表应力部位跨中四分点支点In(cm4)43215311.2343340423.9557028085.72I0(cm4)53833790.5453673035.2962991327.83en(cm)88.6585.561330.0529eo(cm)80.075386.130433.7437Mg1(N·m)542965740722430Mk(N·m)1123433084257500Mg1en/In(Mpa)11.13828.03930(Mk-Mg1)eo/Io(Mpa)8.71316.98620预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院σkt(Mpa)19.851315.02250σp=αepσkt(Mpa)112.159884.89410σpe(Mpa)1035.58761008.00151048.1589σpe+σp(Mpa)1147.74741092.89561048.1589由上表可知，5号预应力筋的最大拉应力发生在跨中截面，其值为1147.747MPa，符合的要求。9.3斜截面混凝土主压应力验算此项验算主要为了保证混凝土在沿主压应力方向破坏时也具有足够的安全度。在梁的跨中截面，对其上梗肋（a-a）,净轴（n-n）、换轴（o-o）和下梗肋（b-b）等四处分别进行主压应力验算。根据《公预规》7.1.6条，斜截面混凝土主压应力符合下列要求：式中：——由作用标准效应组合和预应力产生的混凝土主压应力，按下式计算：其中：——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土法向应力；预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土剪应力。表41计算表截面应力部位a-ao-on-nb-b跨中Np(0.1kN)94957.7794957.7794957.7794957.77Mp(N·m)8369616.588369616.588369616.588369616.58An(cm2)1263.7431263.7431263.7431263.743In(cm4)43215311.243215311.243215311.243215311.2yni(cm)42.350.59470-90.65I0(cm4)53833790.553833790.553833790.553833790.5yoi(cm)42.350-0.5947-90.0753Mg1(N·m)5429657542965754296575429657Mk(N·m)11234330112343301123433011234330Np/An(Mpa)8.43068.43068.43068.4306Mpyni/In(Mpa)5.31330.11520-17.4451σpc(Mpa)0.11738.31548.430625.8757Mg1yni/In(Mpa)5.39310.07470-11.3172(Mk-Mg1)yoi/Io(Mpa)4.56640-0.0641-9.7744σk(Mpa)9.95950.0747-0.0641-21.0916σcx=σpc+σk(Mpa)10.07688.39018.36654.7841四分点Np(0.1kN)91047.6391047.6391047.6391047.63Mp(N·m)7904638.567904638.567904638.567904638.56An(cm2)1163.431163.431163.431163.43In(cm4)43340424433404244334042443340424yni(cm)42.85640.44270-90.1463I0(cm4)53673035.353673035.353673035.353673035.3yoi(cm)42.41370-0.4427-90.5683Mg1(N·m)4072243407224340722434072243Mk(N·m)8425750842575084257508425750Np/An(Mpa)8.08358.08358.08358.0835预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Mpyni/In(Mpa)7.81640.08070-16.4408σpc(Mpa)0.26718.00288.083524.5243Mg1yni/In(Mpa)4.02680.04160-8.4698(Mk-Mg1)yoi/Io(Mpa)3.44020-0.0359-7.3461σk(Mpa)7.46700.0416-0.0359-15.8159σcx=σpc+σk(Mpa)7.73418.04448.04768.7084支点Np(0.1kN)92144.8692144.8692144.8692144.86Mp(N·m)3157337.803157337.803157337.803157337.80An(cm2)15034.0815034.0815034.0815034.08In(cm4)57028085.757028085.757028085.757028085.7yni(cm)39.30143.69080-83.6986I0(cm4)62991327.862991327.862991327.862991327.8yoi(cm)35.61060-3.6908-89.3894Mg1(N·m)0000Mk(N·m)0000Np/An(Mpa)6.12916.12916.12916.1291Mpyni/In(Mpa)2.15790.20430-4.6339σpc(Mpa)3.95325.92486.129110.763(Mk-Mg1)yoi/Io(Mpa)0000σk(Mpa)0000σcx=σpc+σk(Mpa)3.95325.92486.129110.763预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表42计算表荷载V(0.1kN)InCm4I0Cm4bcm上梗肋a-a净轴n-n换轴o-o下梗肋b-bSa-n(cm3)Sa-o(cm3)τaMpaSn-n(cm3)Sn-o(cm3)τnMpaSo-n(cm3)So-o(cm3)τ0MpaSb-n(cm3)Sb-o(cm3)τbMpa跨中一期恒载043215311.2353833790.5436278808.020316071.960314532.740173040.260短期组合(扣除一期恒载)1432.7346286.990.2560382024.180.2824359889.780.2661211353.220.1562预加力0278808.030316071.960314532.740173040.260短期组合剪应力　0.25600.28240.26610.1562四分点一期恒载3088.543340423.9553673035.2936279113.980.5525318224.430.6299314910.850.6234172830.210.3421短期组合(扣除一期恒载)7280.4345874.580.7504318224.430.8274379819.770.8240213055.950.4622预加力545.4279113.980.0976318224.430.1112314910.850.1101172830.210.0604短期组合剪应力1.20531.36411.33730.7439支点一期恒载6177.0857028085.7262991327.8350392949.080.8425452743.990.9708451814.750.9688247988.930.5314短期组合(扣除一期恒载)15240.1436366.331.2557486799.821.4008486647.971.4004273988.930.7884预加力5084.5392949.080.7007452743.990.8073451814.750.8057247833.720.4419短期组合剪应力1.39751.56431.56350.8779预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表43计算表截面主应力部位σcx(Mpa)τ(Mpa)σtp(Mpa)标准组合标准组合标准组合跨中a-a10.07680.256010.0883o-o8.39010.26618.3985n-n8.36650.28248.3760b-b4.78410.15624.7892四分点a-a7.73411.20537.9176o-o8.04441.33738.2609n-n8.04761.36418.2725b-b8.70840.74398.7715支点a-a3.95321.39754.3973o-o5.92481.56356.3121n-n6.12911.56436.5053b-b10.7630.877910.8341由上述计算可知，混凝土最大主压应力为10.8341MPa，符合的要求。10.短暂状况构件的应力验算10.1预加应力阶段的应力验算此阶段指初始预加力与主梁自重力共同作用的阶段，验算混凝土截面下缘的最大压应力和上缘的最大拉应力。根据《公预规》7.2.8条，施工阶段正截面应力应符合下列要求：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院式中：——预加应力阶段混凝土的法向压应力，拉应力，按下式计算：——构件在制作、运输及安装等施工阶段混凝土立方体抗压强度，抗拉强度标准值。考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束，则。表44预加应力阶段的法向应力计算表应力部位跨中上缘跨中下缘四分点上缘四分点下缘支点上缘支点下缘Np0(0.1kN)117376.8117376.8113564.6113564.6105002.4105002.4Mp0(N·m)10411600104116009905940990594033171603317160An(cm2)11263.4311263.4311263.4311263.4315034.0815034.08Wn(cm3)623147.90390558.62624378.53391914.95799817.19524644.16Mg1(N·m)542965754296574072243407224300Np0/An(Mpa)10.421110.421110.082610.08266.98436.9843Mp0/Wn(Mpa)-16.70822.3186-15.865321.95984.14746.3227σp(Mpa)-6.287032.7397-5.782732.042411.131713.3070Mg1/Wn(Mpa)8.7133-15.72216.5221-13.637800σct(Mpa)2.426317.01760.739418.40468.44189.9913由以上可以看出，跨中下翼缘存在最大压应力：MPa，预加应力阶段正截面压应力＜预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院，故主梁混凝土达到C45强度时可以开始张拉钢束。10.2吊装应力验算采用两点吊装，吊点设在两支点内移50cm处，即两点间距34.16m。对于1号梁，一期恒载集度为g1=35.14kN/m。根据《桥规》4.1.10条规定，构件在吊装、运输时，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85，因此可分别按g1=42.17kN/m(超重)和g1=29.87kN/m(失重)两种情况进行吊装应力验算，结果于下表所示：表45超重和失重Mg1计算表Mg1/KN•m超重计算失重计算跨中6515.594615.21四分点4886.693461.40支点-10.5425-7.4675表46吊装阶段法向应力计算表应力部位跨中上缘跨中下缘四分点上缘四分点下缘支点上缘支点下缘Np0(0.1kN)117376.8117376.8113564.6113564.6105002.4105002.4Mp0(N·m)10411600104116009905940990594033171603317160An(cm2)11263.4311263.4311263.4311263.4315034.0815034.08Wn(cm3)623147.90390558.62624378.53391914.95799817.19524644.16超重Mg1(N·m)6515590651559048866904886690-10542.5-10542.5失重Mg1(N·m)4615210461521034614003461400-7467.5-7467.5Np0/An(Mpa)10.421110.421110.082610.08266.98436.9843Mp0/Wn(Mpa)-16.70822.3186-15.865321.95984.14746.3227σp(Mpa)-6.287032.7397-5.782732.042411.131713.3070超重Mg1/Wn(Mpa)10.4559-16.75967.8265-13.4688-0.01320.0201失重Mg1/Wn(Mpa)7.4063-13.70645.7827-11.83200.0274超重σct(Mpa)4.168915.98011.763918.57369.414811.0300失重σct(Mpa)1.119319.03330.238920.21049.422711.0187预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院通过各控制截面计算可知，各截面应力均小于MPa，可见混凝土法向应力均满足施工要求。11.主梁端部的局部承压计算后张法预应力混凝土梁的端部，由于锚头集中力的作用，锚下混凝土将承受很大的局部压力，可能使粱端产生纵向裂缝，需要进行局部承压验算。11.1局部承压区的截面尺寸验算根据《公预规》5.7.1条，配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的截面尺寸应满足下列要求：式中Fld—局部受压面积上的局部压力设计值，对后张法构件的锚头局压区，应取1.2倍张拉时的最大压力，本设计每束预应力筋的截面积为9.8cm2，张拉控制应力为1302MPa，kN；fcd—混凝土轴心抗压强度设计值ηs—混凝土局部承压修正系数，混凝土等级为C50及以下时，取ηs=1.0β—混凝土局部承压强度提高系数Ab—局部受压时的计算底面积Aln、Al—混凝土局部受压面积，当局部受压面有空洞时，Aln为扣除空洞后的面积，Al为不扣除空洞的面积。本设计采用夹片式锚具，锚垫板尺寸为190mm预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院1900mm，喇叭管尾端接内径60mm的波纹管。取最不利的5号钢束进行局部承压验算：mm2mm2mm2kNkNkN＜11592.51N故承载力满足要求11.2局部抗压承载力验算根据《公预规》5.7.2条，对锚下设置间接的局部承压构件，按下式进行局部抗压承载力验算：式中βcor—配置间接钢筋时局部抗压承载能力提高系数；κ—间接钢筋影响系数；Acor—间接钢筋内表面范围内的混凝土核心面积，其重心与Al相重合；ρv—间接钢筋体积配筋率，对螺旋筋：ρv=4Assl/dcors；Assl—单根螺旋形间接钢筋的截面面积；dcor—螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝土核心面积的直径；s—螺旋形间接钢筋的层距；此桥采用的间接钢筋为HRB335的螺旋形钢筋，fsd预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院=280Mpa直径12mm，间距s=60mm，螺旋钢筋中心直径240mm。则：mmmm2kN＜1611.02kN故主梁端部的局部承压满足规范要求12.主梁变形验算以四分点截面为平均值将全梁近似处理为等截面杆件，然后按材料力学方法计算边梁跨中挠度。12.1计算由预加力引起的跨中反拱度根据《公预规》6.5.4条，计算预加力引起的反拱值时，刚度采用EcIo，计算公式：图中示出了反拱度的计算图式，设Mp图的面积及形心至跨中的距离分别为A和d，并将它划分为6个规则的图形，分块面积及形心位置为Ai和di计算公式列入下表中。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表47分块面积及形心位置的计算分块面积Ai/cm2形心位置（cm）形心处的值/cm矩形1矩形2三角形3矩形4三角形5弓形6半个图注：为锚固点截面的钢束重心到净轴的竖直距离（见图）；为弯起结束点到锚固点的竖直距离；为钢束弯起点到净轴的竖直距离；为钢束弯起角。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院图19反拱度计算图示上述积分按图乘法计算，即单束反拱度具体计算及结果见下表：表48计算数据ynx=110.295cmI0=67936180.68cm4Ec=3.45×104Mpa　分块项目单位12345计算参数h1=ynx-aicm-29.4137-1.413726.586354.586398.0863h3=ynx-a0cm68.586379.586390.5863101.5863101.5863h2=y1cm39.157932.631526.105219.57892.6177l1=x1cm578.0695791.12801004..18811217.23811603.3054l3=x2cm897.7570737.9607578.1629418.365167.3989l2=x2+x3cm1195.1905985.8319776.4519576.0819167.3646Rcm6877.98325653.73664429.47823205.21982574.7426φrad0.1309000.1309000.1309000.1309000.130900预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院sinφ　0.1305260.1305260.1305260.1305260.130526sin(φ/2)　0.0654030.0654030.0654030.0654030.065403矩形1A1cm256650.81163290.2464268.0457210.195611.57d1㎝289.03395.56502.09608.62801.65A1×d1cm316373783.925035087.3332268430.234819265.842817535.91矩形2A2cm2-36198.80-2512.07447340.6397890.70173678.47d2cm886.5895888.47890.32896.66885.335A2×d2cm3-32093475.99-2231902.38742148309.787774675.06153763628.2三角形3A3cm25823.444044.042588.191455.86130.84d3cm1574.971611.711648.451688.181704.03A3×d3cm39171743.306517816.074266494.902457747.142222954.79矩形4A4cm235154.2824080.7615093.068191.13176.43d4cm1026.951160.111293.271426.421637.00A4×d4cm336101687.8527936330.4819519401.7111683991.65288816.77三角形5A5cm226412.9517478.0510954.685736.0029.73d5cm877.321037.111196.901356.841605.44A5×d5cm323172657.7218126746.0813111755.817782811.4947729.68弓形6A6cm28864.345977.413668.991921.139.94d6cm1025.821159.931293.131426.321636.92A6×d6cm39093219.706726908.764744481.222740146.1416270.95My图Acm296070.021112358.43143913.59173133.01179636.98dcm553.89730.80806.45850.55874.86fc计算ηcm609.69523.07487.10471.39447.91Np0.1KN9161.69201.69270.59449.49878.4ficm0.58640.58410.70190.83300.8585跨中反拱度：cm，考虑长期效应的影响，预应力引起的反拱值应乘以长期增长系数2.0，cm.预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院12.2计算由荷载引起的跨中挠度恒载效应产生的跨中挠度可近似按下式计算：cm短期荷载效应组合产生的跨中挠度可近似按下列公式计算：cm受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，即按荷载短期效应计算的挠度值乘以挠度长期增长系数，对C50混凝土=1.425，则荷载短期效应组合引起的长期挠度值为：cm恒载引起的长期挠度值为cm12.3结构刚度验算预应力混凝土受弯构件的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度值后梁的最大挠度不应超过结构的l/600，即：cm＜3516/600=5.86cm可见，结构刚度满足要求12.4预拱度的设置由以上的计算可知，由预加力产生的长期反拱度值为14.2439cm，大于按荷载短期计算的长期挠度值10.5079cm，故可不设预拱度。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院第三部分预应力混凝土简支箱梁施工方案设计1.工程概况该桥采用30+30+36+30+30m钢筋预应力混凝土简支梁桥，全桥长156米。柱式桥墩。桥面宽度为15.3m。该桥为五跨预应力混凝土简支箱梁结构，桥面连续。桥墩采用柱式桥墩、桩基础。2.编制依据《公路工程技术标准》JTG01---2003《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG62---2004《公路桥涵施工技术规范》JTJ041---2000《公路工程抗震设计规范》JTJ001---89《公路桥涵通用规范》JTG06---2004《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024---853.桥梁主要部位施工方案3.1钻孔灌注桩施工3.1.1施工方法3.1.1.1钻前准备⑴场地平整预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院清除杂物、淤泥，平整桩基范围内的场地并压实。在跨越分支渠道、河流地段，施工场地采用填土筑岛形成。其他桥墩施工场地则采用就地平整形成。⑵孔位探测首先在孔位处挖2m深的检查坑，检查孔位地下是否有管线、光缆或其他物体，若有，及时通知监理工程师确认，并协商解决办法，进行妥善处理。⑶护筒埋设测量组通过控制网测放出墩位及钻孔桩位，人工开挖原地面埋设护筒。钢护筒采用6～8mm钢板卷制而成，其内径比桩径大20cm即可，即桩径为φ1.0m的钻孔桩护筒直径为φ1.2m，桩径为φ1.25m的钻孔桩护筒直径为φ1.45m，桩径为φ1.5m的钻孔桩护筒直径为φ1.7m，护筒埋设时顶面高出地面0.3m，陆上墩一般埋设深度为1.5m，在填土筑岛上设置护筒时，应根据施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定。本段部分地段地下具有承压水，钢护筒埋置深度以能穿过流塑状地层为主要原则。护筒埋设时要高于稳定后的承压水位2.0m以上。护筒埋设的允许偏差为：顶面中心偏差不得大于5cm，斜度不得大于1%。⑷开挖泥浆池、沉淀池陆上墩泥浆池、沉淀池在两墩间开挖，水中墩采用泥浆箱沉淀钻渣和循环泥浆，钻渣及时清理外运。⑸钢筋笼成型钢筋进场检验合格后，按设计要求进行钢筋笼成型。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院表1钢筋笼骨架的允许偏差见下表序号项目允许偏差（mm）检验方法1钢筋骨架直径±20尺量检查2主钢筋间距±0.5d3加劲筋间距±204箍筋间距±203.1.2钻孔3.1.2.1　钻机就位液压多功能旋挖钻机安装必须稳定，钻机平台处必需碾压密实，承圧面必须坚实平整，当原地面土质为软土时应采取措施，确保钻进过程中钻机不移位、下沉。钻机就位时与平面最大倾角不超过4°。将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。钻机就位后，测放护筒顶、地面及钻机平台标高，用于钻孔时孔深测量参考。钻头中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。3.1.2.2钻进钻孔采用泥浆护壁成孔。泥浆采用膨润土、火碱以及纤维素混合而制，在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，泥浆起到护壁的作用。泥浆制备应注意两个方面：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院一是泥浆的指标问题，其比重一般应控制在1.05～1.2之间，粘度控制在17～20s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒底以下3m后可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150MPa压力下，进尺速度为20cm/min；200MPa压力下，进尺速度为30cm/min；260MPa压力下，进尺速度为50cm/min。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。钻进过程中，应经常注意土层变化，对不同土层采用不同的速度、泥浆比重。钻进过程中要经常进行泥浆指标的测定。当泥浆指标不满足钻孔要求时，应采取措施使之符合技术要求。钻进过程中应每隔一定时间测量进度，并作好记录，填写钻孔记录表。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院3.1.3清孔确认钻至设计标高后，随即进行清孔。采用换浆法施工，即向孔内注入经过泥浆处理器处理过的泥浆，换出孔底沉碴及浓度较大的泥浆。清孔采用捞砂钻头将沉淀物清出孔位。在灌注水下砼前，用高压风吹底翻渣换浆，换浆清孔时间以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度，要求孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s，确保在灌注水下砼前桩底沉碴厚度不大于10cm。不得用加深孔底深度的方法来代替清孔。3.1.4检孔清孔完毕后，应进行检孔。即组织监理、主管工程师、质检工程师及值班技术人员共同对成孔进行检查，孔径及孔形检查用检孔器检查，孔深和孔底沉渣用标准测锤检测。测量绳应检验并进行长度改正。表2成孔的允许偏差为序号项目允许偏差检验方法1孔径不小于设计孔径Ｄ测量检查2孔深不小于设计孔深并进入设计土层3孔位中心≤100mm4倾斜度≤1%孔深5沉渣厚度≤10cm3.1.5钢筋笼的制作与安装钢筋笼采用在工厂加工，运抵墩位处焊接接长整体一次性吊放。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院3.1.5.1一般规定：⑴钢筋的力学性能符合GB1499-84的规定。⑵钢筋应具有质量证明书，按试验规定要求进行抽验。⑶代换钢筋时，需满足设计和施工要求，并征得监理工程师同意。3.1.5.2钢筋笼制作⑴钢筋笼按设计要求及现场吊机起吊高度和运转条件的限制分段预制，并具有足够的刚度和稳定性。⑵钢筋使用前应调直、除锈。钢筋笼成型采用卡板成型或箍筋成型。钢筋笼下端垫齐，用加强箍筋封住。φ1.5m以及长度大于或等于50m的φ1.0m和φ1.25m钻孔桩，在每个钢筋笼安装3根φ57mm的声测钢管，作为桩基检测用。⑶在钢筋骨架上按规定设置保护层。在钢筋笼上、下端及中部按设计要求于同一横截面上对称设置钢筋“耳环”，确保钢筋笼与孔壁间的保护层厚度。⑷钢筋笼焊接：采取遮蔽措施，避免雨雪大风天施焊。焊后让其自然冷却。焊接时，主筋与加强箍筋全部焊接，主筋内缘保持光滑，钢筋接头不侵入主筋内净空。表3钢筋笼骨架的允许偏差见下表序号项目允许偏差（mm）检验方法1钢筋骨架直径±20尺量检查2主钢筋间距±0.5d3加劲筋间距±204箍筋间距±20预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院3.1.5.3钢筋笼的吊装清孔达到要求后应尽快吊放钢筋笼。钢筋笼吊入桩孔时，动作要慢，对准孔中心，对准孔位轻放、慢放。防止刮孔壁，保证钢筋笼中心与桩孔中心重合。下放过程中，注意观察孔内水位情况，如有异样，立即停止，检查是否塌孔。钢筋骨架连接可采用电焊连接或机械连接，保证同一截面的焊接头数不超过主筋数量的50%。钢筋笼定位：钢筋笼下放到位后，应与护筒、钻机等连接牢固，防止在混凝土灌注过程中，发生掉笼或浮笼现象。可在钢筋笼上端焊接四根φ20钢筋，其顶端作成圆环，固定在护筒顶部或钻机上。钢筋笼就位后，其底面高程与设计高程偏差≤±5cm，平面中心偏差≤±2cm。表4钢筋笼下放的允许偏差为项目允许偏差（mm）检验方法钢筋骨架在承台底以下长度±100尺量检查钢筋骨架垂直度骨架长度1%吊线和尺量检查3.1.6导管设置封孔采用垂直导管法，导管采用φ273快速卡口导管。封孔导管使用前应预拼，并作水密试验，试压压力为孔底静水压力的1.5倍。严禁使用漏水的导管。导管内壁应光滑圆顺，内径一致，拼装时，轴线偏差不宜超过孔深的0.5%，亦不宜大于10预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院cm。导管长度根据平台标高、孔底标高确定。导管预拼好后，进行编号、并用油漆在导管两侧做好刻度标记。作深度标尺，同时根据起吊高度进行分段，利用汽车吊机吊放，依次入孔，两段接头连接必须牢固，并确保水密。导管位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，保证导管底口距孔底0.25～0.4m。导管上口设储料斗，储料数量应满足首批混凝土入孔后，导管埋入深度不得小于1m，并不宜大于3m。砼初灌量宜为1.7m3。导管下放完毕后，应上下起落试一试，确保操作机构灵活。导管入孔后值班技术人员做好测量标记并测量孔深。3.1.7二次清孔导管安装完毕，检查孔底沉淀情况。若孔底沉碴厚度大于100mm，利用水封导管采用气举法进行二次清孔。3.1.8封孔3.1.8.1准备工作⑴封孔前应做好水泥、砂、石料的准备和保证机械运转正常的检查工作。⑵导管提升采用吊车或钻机，混凝土灌注前应认真检查。⑶填充混凝土前应复核钻孔桩深度及沉渣厚度。如不能达到要求，可利用封孔导管换浆清孔。经监理工程师确认符合规定后方可灌注混凝土。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院⑷混凝土采用商品混凝土时，须具备出厂合格证及配合比，原材料试验报告。3.1.8.2填充混凝土技术指标及要求强度必须符合设计要求:通过级配试验确定水下C30掺和料混凝土配合比，初凝时间不得早于6-8小时；粗集料宜优先选用卵石，或采用级配良好的碎石。粗集料的最大粒径不得大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4，同时不得大于40mm；混凝土产量不小于35m3/h，水泥用量不少于350kg/m3；混凝土的含砂率宜为0.4～0.5；有良好的和易性，其塌落度宜为18～22cm，在灌注及运输过程中无显著离析泌水现象；水胶比宜为0.35。3.1.8.3施工工艺⑴封孔导管口距孔底一般为25～40cm，采用导管内挂板测量。首批混凝土采用拔球法灌注时，铁板与储料斗底口之间应铺设一层塑料薄膜。首批灌注混凝土的数量应满足导管埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的要求。⑵混凝土采用拔球法施工，灌注开始后，应连续不断进行，中间不得停盘，并经常检查管内有无漏水现象。灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5℃，当气温低于0℃时，应采取保温措施。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院⑶在灌注过程中，导管埋深按2～6m控制，灌注桩顶标高，应比设计标高高出1.0～1.5m。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1.0m左右时，应降低混凝土的灌注速度，并随时观察，如钢筋笼有上浮现象，应立即采取加强固定措施进行处理。⑷灌注过程中应设专人测量导管埋入深度，并作好混凝土灌注记录。遇有埋管等特殊情况，及时汇报，同时尽快处理。⑸封孔混凝土顶面标高宜比设计桩顶标高提高0.5～1.0m，以便清除浮浆，确保混凝土质量。混凝土灌注完毕，将导管、漏斗、储灰斗、吊斗等清洗干净。⑹为保证封孔质量，应注意天气预报，避免在大雨天气灌注混凝土。⑺孔内溢浆通过泥浆处理器处理后回收利用。3.1.9基坑开挖、桩基检测当一墩（台）桩孔全部封完，并具有一定强度后，可进行基坑开挖。开挖底边线应大于设计边线≮50cm，且易于立、拆模板，周边应设汇水井，边坡坡度应稳定。开挖完后，凿桩头浮浆至设计标高并露出新鲜砼面，然后按规定进行桩基检测及桩位竣工测量，进行桩的验收。长度小于50m的φ1.0m和φ1.25m钻孔桩采用小应变方法进行桩身无损检测，φ1.5m以及长度大于或等于50m的φ1.0m和φ1.25m钻孔桩利用桩身内预埋的3根Φ57mm声测管进行超声波检测，检测由专业检测机构进行。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院桩中心允许偏差为：≤100mm。3.1.10施工注意事项⑴为加强质量管理，所有工序必须得到质检部门和监理工程师的签证认可，方可进入下道工序施工。⑵钻孔应连续作业，因故中途停钻时，应将钻头提出孔外，以防塌孔埋钻，孔口应加护盖。钻进时，起落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。⑶起落钻头应平稳，避免碰撞孔壁，严防工具及其它杂物落入孔内，每孔钻完后，应检查钻头磨耗情况，并及时修补。⑷吊放检孔器、钢筋笼时应确保其处于垂直状态，并缓慢地下放，防止钢筋笼不垂直时破坏孔壁，造成坍孔事故。⑸当发生掉钻时，采用相应的打捞工具，慢慢打捞，过程中尽量少搅扰孔壁。如钻头被埋住，应首先清除泥沙，再进行打捞。⑹钻孔过程中发生坍孔后，应仔细分析原因，查明位置，进行处理，不严重者可加大泥浆比重，根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15～1.4之间），改善其孔壁结构，继续钻进；也可采用加大护筒埋深等措施后继续钻进。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。重钻应待回填土稳定后进行。⑺预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院埋钻、卡钻处理：埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或卵石掉落卡钻等。⑻缩孔处理：钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。⑼泥浆不得向河中和农田、沟渠排放。废弃的泥浆，存于场内的泥浆池内，用泥浆罐车倒运到指定的弃渣场。⑽混凝土灌注过程中，如因导管漏水或提出混凝土面、机械故障、操作失误或其它原因而造成断桩事故，应立即上报并会同有关部门研究补救方案及处理措施。3.2预应力简支箱梁施工3.2.1预制场地布置根据桥梁分布情况，梁板采取集中预制的方法，全段考虑设置2个预制场地。场内设12个40m小箱梁预制台座。预制场内各设一组宽20m、高6m的自动行走式龙门架，并设存梁区。梁预制后由龙门架提升出坑，平板车运输。整个预制场采用C15砼厚10cm进行硬化，硬化时在制梁台两侧一定距离，纵向每50cm预埋一根I16a槽钢，作为侧模底部加固支撑。进场后加快预制场内的土石方、排水防护工程的施工，以便后期的预制场建设。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院各预制场安装1台315KVA变压器、并自备400KW发电机组1台、混凝土搅拌站60m3/h以上一台(该搅拌站作为本合同段砼的集中拌和站之一)。2个预制场投入20m小箱梁模板5.5套、30mT梁模板1.5套。预制场拟布置钢筋加工场、木工加工场、钢绞线库房、试验室、砼拌合站(带自动计量，60m3/h以上，四个分料仓)、砼运输道、龙门架吊运系统、储梁场、预制底座。另考虑到预制构件的外观要求预制底座采用厚度δ=4mm钢板底座并在钢板上铺设3mm工程铝塑板以保证梁底形成镜面。为防止砼浇筑过程中模板与底座的接缝漏浆，在底板边缘粘贴黑色橡胶泡沫防止漏浆现象。台座施工时，先按平面图进行放样。台座采用钢筋混凝土结构，底宽根据施工图要求设置，中部预留反拱，按两次抛物线定位，这样，台座底板为C25混凝土；纵向设间距20cm,直径Ф10mm，横向设间距20cm，直径Ф14mm的双向二层钢筋网。梁端部30cm为可拆卸木底模，并设置P43横移钢轨。由于在箱形梁预应力张拉以后，梁要起拱，梁的全部荷载都将集中于两端，故要进行加固处理，设50cm厚的加强端，配置双向直径为Ф14mm，20cm见方布置的上下两层钢筋网，横移轨道处的基础，在梁端以外部分，设厚70mm的横移轨道基础，混凝土强度与台座相同，配置间距20cm，直径为Ф10箍筋，主筋为上下各5根，直径Ф14mm。台座混凝土施工要求：振捣密实，表面需经多次收水，形成表面致密层。在台座二侧设槽钢，在其中嵌入橡胶管用于侧模至浆。顶面设6mm的钢板。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院3.2.2模板构造箱梁侧模采用定制的钢模板，单块长度5m，面层模板采用4mm钢板，后设50×5mm扁铁作为肋板，边角采用∠50×5mm角钢加强，并设置Ф10mm拼接螺栓连接，侧模骨架采用双拼的][10#槽钢，骨架间距为1.0m,在骨架位置设置Ф20mm间距1.0m的上下二层对拉螺杆。顶板横坡由倾斜的侧模自然形成。支模采用墙包底的方法。芯模采用可缩折钢模。芯模长度为2.0m，两端设2.3m和1.5m的调整段。面层模板采用4mm钢板，后设50×5mm扁铁作为肋板，后采用∠50×5mm角钢作为骨架，骨架间距为1.0m。为预防芯浮，在顶面对拉螺栓旁设肋部加强的槽钢，槽钢下用两根适当长度的钢管顶住芯模，槽钢两端用花篮螺丝(紧线扣)与侧模底部拉牢。模板安装前刷脱模剂，安装时，先在底板和侧壁钢筋绑扎完成后，安装外侧模，随后安装芯模，进行顶板钢筋的绑扎。3.2.3非预应力钢筋绑扎和波纹管安放箱梁钢筋成型，采用先期车间加工的方法，然后运至现场直接绑扎。绑扎时，要注意钢筋的间距，特别在底板和侧壁钢筋绑扎时要采取临时的固定措施，设置1.5m的临时拉接措施。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院在钢筋绑扎的同时，预应力波纹管也要随即放入，波纹管布设应严格按施工图所示坐标进行，保证位置准确，固定牢靠，波纹管定位采用短钢筋焊成的井字形定位架，定位架焊接在腹板钢筋网片上，曲线段0.5m一道，直线段1m一道。波纹管接头采取用大一号接头管，并用胶布缠绕，防止漏浆。正负弯矩锚具在波纹管穿好后放入，正弯矩处还要套入螺旋筋，螺旋筋与封头板固定。3.2.4混凝土浇筑箱梁混凝土石子采用粒径严格按照规范要求，先期进行配比设计和试拌，混凝土水灰比控制符合规范要求。由自动行走式龙门架运送砼进行浇筑，坍落度控制在规定值范围内，要注意分层下料，特别是第一层下料，注意底面的振捣密实不得漏振。混凝土的振捣采用附着式振捣、插入振捣和人工振捣相结合的方法进行，在模板的外侧安装附着式振捣器，构件端头和底板处混凝土振捣可采用振捣棒，在梁端部波纹管配备附着式振捣器。混凝土浇筑顺序为：先浇底板，打开芯模底板进行振捣后关闭底板，再浇筑腹板，由一端向另一端分层浇筑，最后浇顶板，由低向高浇筑。波纹管中穿入纺锤型清孔器，在浇筑过程中不断拉动，以防止由于水泥砂浆流入，发生堵孔。对梁端钢筋密集区，要进行补振，顶面要进行复振。浇筑完成后顶面拉毛，用土工布覆盖养护，外侧模在隔天拆除侧模板，当达到设计规定强度，可拆芯模。3.2.5张拉、灌浆工艺预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院在箱梁混凝土达到规定的设计强度及规定的龄期后，进行预应力张拉前的准备，先进行锚端清理，凿去松散混凝土，然后穿入钢绞线。张拉完成后，按设计配合比进行拌制水泥浆，不得掺入各种氯盐，可掺入减水剂，压浆应缓慢进行，确保另一端饱满出浆，并达到从排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止，压浆现场应备有足够的水泥、水等相应的灌浆材料，以便连续灌浆，每一工作班应留取不小于3组试件，标准养护28天。检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据，孔道压浆应填写施工记录。3.3.墩台施工工艺3.3.1一般要求3.3.1.1基底处理对墩台基底的处理，除应符合天然地基的有关规定外，尚应符合下列规定：⑴基底为非粘性土或干土时，应将其润湿。⑵基面为岩石时，应加以润湿，铺一层厚20～30mm的水泥砂浆，然后于水泥砂浆凝结前浇注第一层混凝土。3.3.1.2混凝土浇筑⑴一般墩台及基础混凝土，应在整个平截面范围内水平分层进行浇注。⑵较大体积的混凝土墩台及其基础，在混凝土中埋放石块时应符合下列规定：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院①可埋放厚度不小于150mm的石块，埋放石块的数量不宜超过混凝土结构体积的25%。②应选用无裂纹、无夹层且未被烧过的、具有抗冻性能的石块。③石块的抗压强度不应低于30MPa及混凝土的强度。④石块应清洗干净，应在捣实的混凝土中埋入一半左右。⑤石块应分布均匀，净距不小于100mm，距结构侧面和顶面的净距不小于150mm，石块不得接触钢筋和预埋件。⑥受拉区混凝土或当气温低于0℃时，不得埋放石块。3.3.2台背回填的施工方法公路能否保持行车平稳、舒适，构造物台背回填质量有时起着关键的作用。所以根据我们从事高等级公路的施工经验，强调和抓好构造物台背回填是我们高度重视的一道工序。3.3.2.1材料要求用于回填的全部材料，应符合技术规范的要求，填料既要能被充分压实，具备良好的透水性，且不含有草根、腐植物或冻土块等杂物。回填石灰土应按要求拌和。3.3.2.2填筑工艺⑴回填应分层填筑，根据压实机型，一般控制在每层填厚不大于10-15厘米，分层填筑应尽量保证摊铺厚度均匀、平顺。在雨季回填时，填筑面应做成3%-4%的坡度，以利于排水。⑵预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院构造物的回填应遵照两边对称的原则。并做到在基本相同的标高上进行，防止不均匀回填造成对构造物的损坏。⑶基坑的回填，应在排干积水的情况下进行作业，回填工作应得到监理工程师的同意。靠路基的坡度应当挖成台阶，以便于保证回填质量。⑷回填前，先与断面上划分回填层次，确定检测频率，填写检测记录。⑸填筑时要设专人负责，每一构造物谁负责回填要明确。⑹不同土质应分层填筑，不准混合使用。回填土要经过选择，含水量要接近最佳含水量。⑺回填高度要按设计图纸规定施工，轻型桥台，在梁（板）未吊装前，不允许填过允许回填高度。⑻每层回填都要做压实度检验，压实度检验记录必须和填筑高度相等，并保证符合技术规范要求。3.3.3施工工艺3.3.3.1测量放样在已做好的基础上重新放线，并复核放完的轴线。根据图纸设计，凿毛桩基础处预留钢筋处混凝土，按设计要求焊接柱钢筋笼。3.3.3.2桩帽施工桩顶面清扫干净，支柱接柱模板，保证其中心与设计中心一致，在模板上定出桩顶标高。混凝土采用与桩同等级混凝土，坍落度采用30～50cm预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院，用插入振捣器振捣密实，初凝后及时养生，终凝后在柱底范围内凿毛。3.3.3.3钢筋绑扎绑扎柱身钢筋，每一个断面钢筋接头要符合规范要求，检查柱身钢筋垂直度，安放好保护层垫块后，支柱身钢筋。3.3.3.4模板支架模板采用整体钢模，支模时将模板事先拼在一起，拼缝要拼接严密，用缆绳四个方向固定模板，搭好人工操作平台。3.3.3.5混凝土浇筑重新放样，检查柱上下中心是否在同一竖线上，柱身是否垂直，合格后浇筑混凝土，混凝土就地拌和，吊车配合吊斗灌注，柱高超过2米时，混凝土通过串斗注入模内，每层厚度不得超过40cm，混凝土坍落度控制在30—50mm之间，人工下到柱内振捣。3.3.3.6混凝土养护混凝土初凝后，要及时对墩顶进行人工凿毛。洒水后，用塑料薄膜严密包裹养生，始终保证膜内潮湿状态。3.4盖梁施工工艺盖梁的适宜施工方法较多，可以用门型贝雷支架方案、抱箍牛腿方案、剪力销牛腿方案，本施工采用剪力销牛腿方案。3.4.1模板类型和支撑形式预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院为了适应墩柱高度变化的特点，减少支撑脚手架的工作量，加快底模周转，盖梁由组合横梁支撑，侧模由横肋立柱拉杆组成，支撑搭在剪力销上的纵横梁上。3.4.2剪力销牛腿支撑拉杆通过中空的剪力销连接于预埋螺母上，牛腿由拉杆压挂在相关剪力销上。3.4.3钢筋绑扎在底模搭设完之后，在其上定出各骨架所在位置，用吊车单片多点或用扁担梁吊装骨架就位，绑扎其他钢筋等。钢筋绑扎完成后，清掉模内杂物，支侧模，侧模底部与顶部分别与对面模板用拉杆连接。模板全部支好后，重新放样检查各边角位置是否正确。盖梁钢筋事先按照图纸要求，焊接成钢筋骨架，在盖梁底模支架上成型及焊接。3.4.4混凝土浇筑混凝土浇筑用吊车配吊斗工艺，插入振捣器振捣。3.5.桥梁安装施工工艺3.5.1安装准备工作平整桥下场地，吊车有较平整的作业场地；按设计要求安装锚栓钢套；测量放样，把墩台帽中的轴线放出来打墨线弹出支座位置，现时将梁预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院边线板端线用墨线弹在盖梁上；构件运输使用拖车，在预制厂使用龙门吊装车；构件移运按安装顺序进行，尽量减少吊车来回移动位置。3.5.2梁板安装小箱梁利用运梁平板车运至桥头，采用架桥机架设法，架桥机在桥头拼装而成。架桥机拼装完成后，按要求进行试吊，以检查各主要部分受力情况，确认受力良好后，将架桥机推移到第一跨，固定好架桥机后，预制梁由运梁平车送入双导梁内，由双导梁上两部桁车吊起，将梁纵移到安装跨，用横移小平车将梁横移到设计位置下落就位。第一跨梁全部安装完毕后，前移架桥机，准备下一跨架设，重复上述程序进行下一跨梁的安装。3.6桥面系施工工艺3.6.1护栏安装护栏采用现场预制，安装后再浇桥面铺装混凝土。3.6.2伸缩缝安装按设计要求预留伸缩缝口，并埋设伸缩缝连接锚钢筋；桥面混凝土铺装层施工完工后，必须立即在伸缩缝处凿缝，保持伸缩缝能自由伸缩。待桥面沥青混凝土成型后，放出伸缩缝中线，按设计尺寸画出切割线。用混凝土切割机按线切割；破除及清理伸缩缝范围内的沥青混凝土及松散多余的混凝土；进行伸缩缝的安装和位置调整；浇筑混凝土并进行养生。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院※※※※※致谢预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院参考文献[1].姚玲森主编.桥梁工程.北京:人民交通出版社，2009[2].叶见曙主编.结构设计原理.北京:人民交通出版社，2008[3].许克宾主编.桥梁施工.北京:中国建筑工业出版社，2005[4].赵明华主编.基础工程.北京:人民交通出版社，2009[5].邬晓光主编.桥梁施工及组织管理.北京:人民交通出版社，2008[6].《公路桥涵设计通用规范》.JTGD60----2004,北京:人民交通出版社[7].《公路桥涵地基与基础设计规范》.JTGD63---85,北京:人民交通出版社[8].《公路桥涵施工技术规范》.JTJ041---2000,北京:人民交通出版社[9].闫志刚主编.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京:机械工业出版社，2009[10].《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.JTGD62----2004,北京:人民交通出版社预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Thecauses,preventionandtreatmentofcracksinconcreteAbstractInthebuildingconstructionconcretecracksaqualitycommonproblem,thecausesofcracksinconcrete,priorprevention,aswellasaftertherepairprocessisamorecommonphenomenonintheprocessofbuildingproduction,shouldbetakenseriouslyenough.Theconcreteisabrittlematerialofagravelaggregate,cement,waterandotheradditionalmaterialformedbymixinganon-homogeneous.Concreteconstructionanddeformationconstraintsandaseriesofproblems,therearealargenumberofmicro-porosity,cavitationandmicro-cracksintheconcretehardeningmolding.Theauthorcombineshisengineeringworkexperience,summedupthecracksinconcretecausesandpreventionmeasures.Keywords:concrete;cracks;causes;prevention;processing预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Inbuildingconstruction,concretecracksisawidespreadproblem,crackssolutionisamoredifficultproblem.Cracksinconcretereasonsaremanifold,deformation:suchascontraction,expansion,settlementandothercausescracks;externalloadcausedby:impropermaintenanceofconcrete;crackscausedbytheexternaladditiveproblems.Concretecracks,ifnotpreventionmeasurestosolve,extendingitsfurtherdevelopmentwillleadtotheinternalreinforcementcorrosive,reducingthecarryingcapacityofthereinforcedconcretestructure,impermeability,durabilityusefullife,andevenaffectpeople'slivesandpropertysafety.Crackisimpossibletocompletelyeliminatetheengineeringspecificationexpresslyprovidessomestructureinwhichthedifferentconditions,allowingtheexistenceofacertainwidthanddepthofthecrack.Butintheconstructionprocessshouldbeasfaraspossibletotakeeffectivepreventiveandtechnicalsafeguardstoeffectivelycontrolthecracks,aslittleaspossibleorminimizecrackwidth,depth,andinparticulartoavoidinkeypositionsorharmfulcracks.1.CausesandtypesofconcretecracksTheconcreteisabrittlematerialofagravelaggregate,cement,waterandotheradditionalmaterialformedbymixinganon-homogeneous.Hardeningmoldingconcreteconcreteconstructionanddeformation预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院constraintstherearealargenumberofmicro-porosity,cavitationandmicro-cracks,preciselybecauseoftheexistenceoftheseinitialdefectsbeforetheconcreteshowingsomeheterogeneitycharacteristics.Micro-cracksisusuallyaharmlesscracksonconcreteload-bearing,seepageandusethefunctiondoesnotcauseharm.Butintheconcreteunderload,temperatureeffects,themicro-crackswillcontinuetoexpandandconnectivity,andultimatelytheformationofvisiblemacrocracks,thecracksisoftensaidthattheconcreteworks.Manycracksinconcretecrackscausedbydeformation:suchastemperaturechange,shrinkage,expansion,unevensubsidencecausedcracks;externalloadinducedcracks;crackscausedbyimproperconservationoftheenvironmentandchemicalaction,etc..Commoncracksintheconcretearethefollowing:(1)shrinkagecracks;②plasticshrinkagecracking;(3)settlementcracks;④temperaturecracks;⑤chemicalreactioncausedbycracks.2.Concretecracksandprevention2.1ShrinkagecracksandpreventionofShrinkagecracksappearinaweekorsoaftertheendoftheconcretecuringperiodoftimeorafterconcretepouring.Theevaporationofthewaterintheslurrywillproduceshrinkage,andtheshrinkageisirreversible.预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Dryingshrinkagecracksaremainlycausedduetothedifferentdegreeofevaporationofthemoistureinsideandoutsidetheconcreteresultofdeformationofthetype:concreteaffectedbytheinfluenceofexternalconditions,excessivesurfacemoistureloss,largedeformation,internalhumiditychangessmallerdeformationsmaller,thelargerthesurfaceshrinkagedeformationbyconcreteinternalconstraints,haveagreatertensilestresscracks.Thelowertherelativehumidity,thegreatertheshrinkageofcementpasteshrinkagecracksareeasytoproduce.Shrinkagecracksparalleltothesurfaceofthelinearorreticularlightfinecracks,widthofmorethan0.05to0.2mmbetweentheflatpartsmorecommoninmassconcrete,thinflat-slabalongtheshorttodistribution.Shrinkagecracksusuallyaffecttheimpermeabilityofconcrete,causingcorrosionofsteelaffectthedurabilityofconcrete,waterpressurewillproducehydraulicfracturingaffectingconcretebearingcapacity.Theconcreteshrinkagemainandtothewater-cementratiooftheconcrete,cementcomponent,theamountofcementused,thenatureandamountofaggregate,theamountofadmixture.Themainpreventivemeasures:(1)Selectionofasmalleramountofshrinkagecement,commonlyusedinlowheatcementandflyashcement,reducetheamountofcement.(2)Concreteshrinkagebywater-cementratio,thegreaterthewater-cementratio,thegreatertheshrinkageintheconcretemixdesign预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院shouldtrytocontroltheselectionofagoodwater-cementratio,whilemixingthewater-reducingagent.(1)Strictcontrolthanwithconcretemixingandconstruction,concretewaterconsumptionmustnotbegreaterthantheamountofwatergivenbythemixtureratiodesign.(2)Tostrengthentheearlycuringofconcreteandappropriatetoextendtheconcretecuringtime.Appropriatetoextendthewinterconstructionconcreteinsulationcover,andbrushingcuringagentcuring.(5)Settheappropriatecontractionjointsinconcretestructures2.2PlasticshrinkagecracksandpreventionTheplasticshrinkagereferstothebeforecondensation,theconcretesurfaceduetorapiddehydrationresultingcontraction.Plasticshrinkagecrackingisgenerallyhotanddryorwindyweather,thecracksmostlywideinthemiddle,bothendsofthethinandvaryinlength,non-coherentstate.Shortcracksaslongas20to30cmthelongercracksofupto2to3m,widthof1to5mm.Maincauses:theconcretebeforethefinalsettingalmostnostrengthorintensityisverysmallorjustthefinalsettingconcretesmallstrength,hightemperatureoralargerwind,theconcretesurfaceexcessivewaterloss,resultingincapillaryhaveagreaternegativepressureoftheconcretevolumeofasharpcontraction,butthistimethestrengthoftheconcretecannotresistitsowncontraction,resultingin预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院cracking.Themainfactorsaffectingtheplasticshrinkagecrackingwater-cementratio,thesettingtimeoftheconcrete,theambienttemperature,windspeed,relativehumidity,andsoon.Themainpreventivemeasures:(1)SelectionofshrinkagevaluessmallerhighearlystrengthPortlandcementorordinaryPortlandcement.(2)Strictcontrolofwater-cementratio,toincreasetheslumpandworkabilityoftheconcrete,toreducetheamountofcementandwatermixedwithsuperplasticizer.(3)Pouringconcretebeforewateringthegrassrootsandtemplatesevenlysoaked.(4)Timelycoveredbyplasticfilmorwetstraw,hempsheettomaintainfinalsettingofconcretethemoistfrontsurfaceorthesurfaceoftheconcretesprayingcuringagentforconservation.Tosetthesunandwindfacilities.(5)Athightemperaturesandwindyweather,timelyconservation.2.3subsidencecracksandpreventionSubsidencecrackscausedbystructuralfoundationsoilisuneven,soft,orbackfillorfloodingduetounevensettlement;templatestiffness,thetemplatesupportspacingistoolargeorthebottomofthesupportasaresultofloose,especiallyinthetemplatesupportwinteronthefrozen预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院ground,permafrostthawunevensettlement,resultingintheconcretestructurecracks.Suchcracksaredeepintoorthroughthecracks,towardsubsidence,generallyalongtheperpendiculartothegroundorintheformofanangleof30°to45°direction,subsidencecrackstendtohaveacertainamountofdislocation,crackwidthisoftenandisproportionaltotheamountofthesettlement.Crackwidthwaslessaffectedbytemperaturechanges.Grounddeformationstability,subsidencecracksbasicallystabilized.Themainpreventivemeasures:(1)onthesoftsoil,fillingfoundationshouldbecarriedoutpriortotheconstructionofthesuperstructurenecessarycompactionandreinforcement.(2)toensurethatthetemplatehasasufficientstrengthandstiffness,andfirmlysupportthefoundationuniformforce.(3)preventtheprocessofconcretingthefoundationisimmersedinwater.(4)templateremovaltimecannotbetooearly,andpayattentiontotheorderformremoval.(5)intheerectionofthetemplateonthepermafrosttotakecertainprecautions.2.4TemperaturecracksandpreventionTemperaturecracksoccurredinmassconcretesurfaceorlarger预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院changesintemperatureregionsinconcretestructures.Concretepouring,inthehardeningprocessofcementhydrationreactiontoproducelargeamountsofheatofhydration(whentheamountofcementpercubicmeterofconcretewillrelease17,50027500kJheatat350to550kg/m3,sothattheinternaltemperatureoftheconcreteSITAabout70°Corhigher).Causetheinternaltemperaturetorisesharplyduetothelargervolumeofconcrete,theaccumulationofalargeamountofheatofhydrationwithintheconcreteandeasytodistribute,andrapidcoolingofthesurfaceoftheconcrete,thusformingalargertemperaturedifferenceinsideandoutside,thelargerthetemperaturedifferencecausedbytheinternalandexternaldifferentdegreesofthermalexpansionandcontractionoftheconcretesurfacetensilestress(Practicehasprovedthatwhenthetemperaturedifferencebetweeninsideandoutsideoftheconcreteitselfis25°Cto26°C,willproduceroughlyabout10MPaconcretetensilestress).Whenthetensilestressexceedstheultimatetensilestrengthoftheconcrete,theconcretesurfacecracks,cracksoccurredintheconcreteconstructioninthelate.Concreteconstructionwhenthetemperaturechanges,orconcreteattackedbythecoldwavewillleadtoconcretesurfacetemperaturesharpdecline,andcontraction,contractionoftheconcretesurfaceboundbyinternalconcrete,willproducelargetensilestress.cracks,suchcracksaregeneratedinthetheshallowconcretesurfacewithintherangeofusuallyonly.预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院Thetrendoftemperaturecracksusuallycertainrules,oftencriss-crossalargeareaofstructuralcracks;thelengthofthebeamandplatesizelargerstructures,cracksparalleltotheshortside;deepandpenetratingtemperaturecracksaregenerallyparallelornearlyparalleltothedirectionoftheshortside,cracksalongthelongestedgesegmentsappearmoredensemiddle.Crackwidthsizes,affectedbytemperaturechangesmoreobvious,summer,winterwidenarrow.Thehightemperatureexpansioncausedbytheconcretetemperatureisusuallymiddlecoarsefineatbothends,whilethetheshrinkcracksthicknesslessobviouschanges.Theemergenceofsuchcrackscancausecorrosionofsteel,concretecarbonation,reducefreeze-thawresistanceofconcrete,anti-fatigueandimpermeability.Themainpreventivemeasures:(1)trytouselowheatormoderateheatcement,slagcement,flyashcement.(2)reducetheamountofcementtotrytocontroltheamountofcement450kg/m3.(3)reducethewater-cementratio,generallywater-cementratioofconcreteiscontrolledbelow0.6.(4)improvetheaggregategradation,flyashorsuperplasticizertoreducetheamountofcement,lowerheatofhydration.(5)improvetheconcretemixingprocess,"secondaryair"traditional预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院"cold"onthebasisofnewtechnology,reducethetemperatureofconcretepouring.(6)acertainamountofconcreteadmixturehavinglesswater,plasticizers,retardingadmixtureroletoimprovethefluidityoftheconcretemixture,waterretention,reducetheheatofhydration,delayingthetimeofoccurrenceofthethermalpeak.(7)hotseasonputsupvisorandotherauxiliarymeasurestocontrolthetemperatureriseoftheconcretepouring,toreducepouringconcretetemperature.(8)massconcretetemperaturestressassociatedwiththestructuresize,thelargerthesizeoftheconcretestructure,thegreaterthetemperaturestress,soreasonablearrangementsfortheconstructionprocess,hierarchical,blockpouring,tofacilitatecooling,reducingconstraints.2.5chemicalreactioncausedcracksandpreventionAlkali-aggregatereactioncracksandsteelcorrosioncrackscausedbythemostcommonduetothechemicalreactioncausedbycracksinthereinforcedconcretestructure.Concretemixingwillproducesomeofthealkalineions,theseionsproduceachemicalreactionwithcertainreactiveaggregateandabsorbswaterinthesurroundingenvironmentandthevolumeincreases,resultinginconcretecrisp,expansioncracking.Such预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院cracksusuallyappearintheconcretestructureduringuse,intheeventdifficulttoremedy,shouldtakeeffectivemeasurestopreventitintheconstruction.Concretepouringpoorvibratorsorreinforcedprotectivelayeristhin,harmfulsubstancesintotheconcretereinforcingbarsfromcorrosion,thecorrodedreinforcementvolumeexpansion,leadingtoconcreteSplittingthecracksofthistypeoflongitudinalcracksalongthelocationofreinforcement.Themainpreventivemeasures:(1)selectionofthealkalireactivityofsmallsandandgravelaggregate.(2)selectionoflow-alkalicementandadmixturesoflow-alkalioralkali.(3)selectionofasuitableadmixtureAARwith.3cracktreatmentCracksinconcreteremedialmeasuresmainlythefollowingmethods:surfacerepairmethod,grouting,caulkingclosuremethod,structuralreinforcement,concretereplacementmethod,electrochemicalprotectionandlegalbionicself-healing.3.1SurfacerepairmethodSurfacerepairmethodisasimple,commonrepairmethod,theaction预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院isinthecracksinthesurfaceofthepaintinggrout,epoxymortarorconcretesurfacecoatingpaint,anti-corrosionmaterialssuchasasphalt,concreteprotectionatthesametimeinordertopreventvariousTheEffectofcracking,usuallycanpasteincracksinthesurfaceoftheglassfiberclothandothermeasures.3.2grouting,caulkingclosuremethodThegroutingmethodistheuseofpressureequipmentcementingmaterialispressedintothecracksintheconcrete,thecementingmaterialhardenedconcretetoformawhole,andthusplaythepurposeofpluggingconsolidation.Topcementingmaterialgrout,epoxy,methacrylate,polyurethaneandotherchemicalmaterials.Thefilletinggougesalongthecracksinthetankfilled,theplasticorrigidsealingmaterial,inordertoachievethepurposeofclosedcracks.CommonlyusedplasticmaterialsarePVC,clay,plasticointment,butylrubber,etc.;rigidsealingmaterialisapolymercementmortar.3.3StructuralreinforcementmethodWhenthethecracksimpactontheperformanceofconcretestructures,totakestructuralreinforcementconcretestructure.Commonlyusedinthefollowingways:structuralreinforcementtoincreasethecross-sectionalareaoftheconcretestructure,cornerinthecomponentoutsourcingsteel,预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院prestressedReinforcingpastethesteelreinforcement,additionalthefulcrumreinforcementandshotcretereinforcement.3.4ConcretereplacementmethodTheconcretesubstitutionmethodisaneffectivemethodfordealingwithseriousdamagetotheconcrete,thismethodisdeterioratedconcreteisremovedfirst,andthenreplacedintothenewconcreteorothermaterials.Topreplacementmaterials:ofOrdinaryconcreteorcementmortar,polymerorpolymermodifiedconcreteormortar.3.5electrochemicalProtectionActCathodicprotection,chlorideextraction,alkalinerecoverymethod,theuseoftheelectrochemicalactionoftheappliedelectricfieldinthemedium,tochangeconcreteorreinforcedconcreteinwhichthestateoftheenvironment,passivatedsteel,inordertoachievethepurposeofanti-corrosion.3.6biomimeticself-healinglegalBionicself-healinglegitimatethetraditionalcomponentsoftheconcreteinsomespecialcomponentssuchasliquid-corefibersorcapsulescontainingbinder,formedwithintheconcretetheintelligentbionicself-healingneuralnetworksystem,whentheconcretecrackssecretedpart预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院oftheliquidcorefibercrackscanhealagain.Conclusion:Cracksisacommonphenomenonintheconcretestructure,itsappearancewillnotonlyreducetheimpermeabilityofthebuilding,affecttheuseofthebuilding,andwouldleadtocorrosionofsteel,concretecarbonation,reducethedurabilityofthematerials,theimpactthecarryingcapacityofthebuilding,sotocarefullystudytheconcretecracks,betreateddifferently,usingareasonablemethodforprocessingtotakeeffectivepreventivemeasurestopreventtheemergenceanddevelopmentofcracksintheconstruction,toensurethesafetyofbuildingsandstructuresandstablework.预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院混凝土裂缝的成因、预防及处理摘要在建筑工程施工中混凝土裂缝的产生是一项质量通病，因此对混凝土裂缝的成因分析、事先预防，以及产生后的修补处理是建筑生产过程中较为普遍的现象，应引起足够的重视。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝等。作者结合自己工程工作经验，总结了混凝土裂缝原因以及预防处理措施。　　关键词混凝土；裂缝；成因；预防；处理预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院在建筑工程施工中，混凝土裂缝的产生是一个普遍存在的问题，而裂缝的解决也是一个较为棘手的问题。混凝土裂缝产生的原因是多方面的，有变形引起的：如收缩、膨胀、沉降等原因引起的裂缝；有外部荷载引起的：混凝土养护不当；外添加剂问题等引起的裂缝。混凝土裂缝的产生若不加以预防采取措施解决，它的进一步发展延伸会导致内部钢筋等产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、抗渗性能、耐久使用年限，甚至会影响人民的生命及财产安全。在工程中完全消除裂缝是不可能的，规范中也有明确规定对有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽、深度的裂缝。但在施工过程中应尽量采取有效的预防和技术保障措施来有效的控制裂缝的产生，尽量少产生或尽量减少裂缝宽度、深度，尤其要避免出现在关键部位或有害裂缝。1.混凝土裂缝的成因及种类预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断地扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。混凝土中常见的裂缝主要有以下这些：①干缩裂缝；②塑性收缩裂缝；③沉降裂缝；④温度裂缝；⑤化学反应引起的裂缝。2.混凝土中常见裂缝及预防2.1干缩裂缝及预防预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。主要预防措施：①选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。②混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。③严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。④加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。⑤在混凝土结构中设置合适的收缩缝。2.2塑性收缩裂缝及预防预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3ｍ，宽1～5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小或者混凝土刚刚终凝而强度很小的时候，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。主要预防措施：①选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。②严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。③浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。④及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。⑤在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。2.3沉陷裂缝及预防沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。主要预防措施：预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院①对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。②保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。③防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。④模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。⑤在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。2.4温度裂缝及预防温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化反应产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身内外温差达到25℃～26℃预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。主要预防措施：①尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。②减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。③降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。④改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。⑤改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的"三冷技术"的基础上采用"二次风冷"新工艺，降低混凝土的浇筑温度。⑥在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。⑦高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院⑧大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。2.5化学反应引起的裂缝及预防碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。主要的预防措施：①选用碱活性小的砂石骨料。②选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。③选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。3.裂缝处理混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌缝封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院3.1表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。3.2灌浆、嵌缝封堵法灌浆法是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。3.3结构加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时，采取结构加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。3.4混凝土置换法预应力混凝土简支梁桥设计-131- 郑州航空工业管理学院混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。3.5电化学防护法主要有阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法，利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。3.6仿生自愈合法仿生自愈合法是在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分如含黏结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。结束语：裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。预应力混凝土简支梁桥设计-131-