分析体外预应力混凝土桥梁设计计算方法

发表时间：2019-09-16T15:41:05.003Z 来源：《基层建设》2019年第17期 作者： 张文龙

[导读] 摘要：本文主要以分析体外预应力混凝土桥梁设计计算方法为重点进行阐述，结合当下体外预应力混凝土桥梁设计实际情况为依据，首先分析体外预应力混凝土结构概述，其次从体外预应力混凝土梁设计的计算思路、体外预应力效应模拟计算方案几个方面深入说明并探讨体外预应力混凝土桥梁设计计算方法，最后阐述体外预应力混凝土桥梁设计的有效思考，包括注重预应力筋梁体移动的现象、注重混凝土材料的延性，进一步强化体外预应力混凝土桥梁

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摘要：本文主要以分析体外预应力混凝土桥梁设计计算方法为重点进行阐述，结合当下体外预应力混凝土桥梁设计实际情况为依据，首先分析体外预应力混凝土结构概述，其次从体外预应力混凝土梁设计的计算思路、体外预应力效应模拟计算方案几个方面深入说明并探讨体外预应力混凝土桥梁设计计算方法，最后阐述体外预应力混凝土桥梁设计的有效思考，包括注重预应力筋梁体移动的现象、注重混凝土材料的延性，进一步强化体外预应力混凝土桥梁设计工作的运作效率，旨意在为相关研究提供参考资料。 关键词：体外预应力；混凝土；桥梁设计；计算方法

最近几年，我国在预应力混凝土行业中取得突破性进展，部分新颖的施工工艺被使用，随之建设大跨度的预应力混凝土桥梁。然而国内针对体外预应力混凝土的分析尚未成熟，此种结构的桥梁并没有在国内大范围使用，也没有有效的对体外预应力混凝土桥梁设计的计算方法加以思考，以致于目前体外预应力混凝土桥梁设计存在一定的弊端，因此采取怎样的方式计算出混凝土桥梁工程的每一事项，需要诸多管理者深入研究，以下为笔者给予的相关分析与建议。 1.体外预应力混凝土结构

针对体外预应力混凝土结构，也就是预应力筋设置在梁体截面外，同时借助锚具个转向块给予结构施加预应力的一种形式。和以往的预应力混凝土进行对比，存在一些优势：其一，因为在构件中没有设置预埋孔道，可以确保腹板厚度变薄，进一步降低混凝土结构重量【1】；其二，梁体混凝土灌注的过程中没有管道的制约，可以确保混凝土施工质量，提升混凝土结构的耐久性；与此同时便于检验预应力筋实际腐蚀指数，在条件云溪的情况下替换预应力筋；其三，不涉及制孔以及压浆等流程，依据逐跨施工方式和悬臂施工方式，可以提升施工的速度，获取更多经济效益；在体外预应力作用在桥梁加固工作期间，可以显著的加强结构承载力量，并且优化结构的使用功能，降低施工给予车辆交通带来的干扰。

2.体外预应力混凝土桥梁设计计算方法

2.1体外预应力混凝土梁设计的计算思路。对于体外预应力的混凝土梁设计，预应力筋和混凝土梁体之间使用点接触的形式连接，组建超静定建筑结构系统，所以在计算的过程中可以使用计算机编程的单元分析方式【2】。在此期间，不仅仅要思考体内预应力混凝土梁结果的施工特点，还要思考体外预应力筋的本质特征，体外预应力筋张拉之后的实际受力情况和体内有粘结预应力筋皮存在显著差异，和体内无粘结预应力筋也存在不同，更加倾向于构件的受力特征。所以思考到体外预应力筋的这一个特征，可以设置以下计算模型：

最后，针对有限单元法的模型建设，体外预应力筋单位在转变构造位置的过程中要选取固结的方式，在出现体外预应力筋和转向器之间的滑移现象时，可以使用无粘结预应力筋的方式进行修正，把体外预应力筋充当一个构件呈现在结构分析模型中，不只是集中体现体外预应力筋的存在效用，还可以巧妙处理体外预应力筋回缩以及分批张拉引出的预应力损失等计算问题【3】。需要注意的是，体外预应力混凝土梁的计算，其他因素的影响计算方式都可以引进预应力混凝土梁的计算思路。

2.2体外预应力效应模拟计算方案。对于预应力混凝土结构的计算，体外预应力筋给予增加一定力的作用，在体外预应力筋和梁接触点之间的制约情况被确定过程中，相邻的接触点中每一段产生的预应力筋拉力都是静定的【4】。模拟此种作用过程中可以选取两种方式，首先是等效荷载法，也就是把预应力筋给予接触点的作用力使用等效集中荷载的形式替代，然而表示体外预应力筋的单元不需要直接连接；其次是内力调整法，也就是把体外预应力筋单元和结点进行衔接，之后采取结构内力强迫优化理念把预应力筋单元产生的拉力转换成设计数值。

在此期间，体外预应力筋在张拉之后受到力的作用便会自动化形成，针对等效荷载法，施加预应力筋的张拉力等效荷载之后，要即可把体外预应力筋单元和对应结点进行衔接；针对内力调整法，预应力筋拉力调整之后产生的作用基本上会形成。接下来，体外预应力筋施加力作用形成过程中，事先产生的预应力损失要被相应的扣除，预应力筋表面的拉力损失也不会出现，体外预应力筋受力作用在形成结束后受到预应力损失因素的影响，涉及混凝土收缩变化等等，之后把混凝土梁体涉及和体外预应力筋单元之间产生的作用力自动化记录。 最后是体外预应力筋转变构造位置上的滑移问题，其给予混凝土梁体带来的影响可以忽略不计，所以在正常的阶段性建筑结构研究期间，即便不思考建筑构造转向预应力筋滑移情况，也不会出现太大的问题。 3.体外预应力混凝土桥梁设计的有效思考

3.1注重预应力筋梁体移动的现象。对于存有体外预应力筋的结构，外荷载作用视角下，体外预应力筋的核心以及梁体存在移动的现象，也就是“二次效应”，在设计的过程中要细致的对抗弯强度加以计算，通常情况下不思考体外预应力筋的块处转变影响。体外预应力筋往往可以按照体内没有粘结预应力筋进行处理，和存有粘结预应力的混凝土结构加以对比，体外和无粘结预应力混凝土结构的问题便是：结构强度以及变形的耦合情况，处于荷载情况下，因为预应力筋和混凝土之间会出现滑动现象，预应力筋的应力增量不会通过单个截面的应变相容加以明确，但是和结构的变形情况存在关联。要想获取铁爱预应力混凝土梁的正截面抗弯轻度，应该明确预应力筋的极限应力，之后对其进行灵活的掌握。

3.2注重混凝土材料的延性。延性主要是材料以及构件在被破坏之前，其承载的能力并没有明显的降低，抵抗非弹性变形的能力。针对

混凝土的建筑结构，充当构件以及载面，若承载能力没有下降，承受变形实际能力边和强度以及极限情况下的承载能力相互等同【5】。所以在实际的设计中，尤其是体内没有粘结预应力筋的极限应力计算，往往要通过实验回归取下限的方式进行获取，在出现截面的抗弯强度期间，要保证设计的安全性，提升体外预应力混凝土桥梁设计的有效性。 结束语

综上所述，开展体外预应力混凝土桥梁设计计算方法研究课题具有十分重要的现实意义和价值，对于国内外体外预应力混凝土桥梁的发展情况，在新材料的使用背景下，体外预应力混凝桥梁彰显出较强的生命力和应用前景。所以混凝土工程的管理者要细致的对桥梁计算方法进行思考，设置切实有效的混凝土桥梁设计方案，通过科学的手段，实现混凝土桥梁综合效益的最大化。 参考文献

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[3]高杰. 预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析[J]. 四川理工学院学报（自然科学版）, 2017(2). [4]张成瑞, 杨龙, 朱新明. 预应力混凝土桥梁结构特点分析与静力拆除关键技术[J]. 工程质量, 2018(7):78-81. [5]于明策, 刘刚. 大跨径预应力混凝土变截面连续箱梁桥加固分析[J]. 工程建设, 2018, v.50(04):25-30.