混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，即在混凝土框架箱涵的頂板、邊墻、中墻和底板中設(shè)置直線、折線或拋物線形式的預(yù)應(yīng)力筋。這樣做的目的是要解決目前框架箱涵在施工和使用過程中存在的頂、底板撓度過大，頂板、底板、邊墻和中墻的開裂及裂縫超限等問題。實施該預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，可改善頂、底板的受力性能，有效降低頂、底板主筋的應(yīng)力循環(huán)幅度，增加疲勞壽命，減少邊、中墻的開裂和裂縫寬度，使預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的整體性能得到提高，整體剛度增大，抗震性能增強。
【專利說明】混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土建技術(shù)，具體地說是混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]涵洞作為重要的線下構(gòu)筑物，在鐵路和公路工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。涵洞有蓋板箱涵、圓涵、框架箱涵等幾種常用類型。其中框架箱涵具有整體性好、圬工量小、對地基承載力要求低、過水能力強、可就地灌注等優(yōu)點，設(shè)計中采用的比例較大，有些項目全線均采用混凝土框架箱涵?；炷量蚣芟浜谑褂眠^程中存在的主要問題是頂、底板撓度過大，頂?shù)装?、邊中墻的開裂及裂縫超限。當混凝土框架箱涵裂縫寬度超限時，將會使受力鋼筋暴露在夕卜，受到腐蝕，其承載力必然下降，箱涵的使用壽命也隨之降低；當框架箱涵的頂、底板撓度過大時，將影響行車的平穩(wěn)性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，該方法可以有效解決上述混凝土框架箱涵在施工中變形過大和裂縫超限的問題，同時還可以減小頂、底板的厚度，降低自重，更有利于施工。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案是:混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，其特征在于:所述混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，包括:所述框架式預(yù)應(yīng)力涵洞頂板、涵洞底板的配筋計算；給出預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置形式；施工工藝方法；具體步驟如下:
[0005]步驟一:框架式預(yù)應(yīng)力涵洞頂板、涵洞底板的配筋計算，具體地:
[0006]涵洞頂板和涵洞底板沿箱涵跨度方向、垂直沿箱涵跨度方向或任意方向布置有預(yù)應(yīng)力筋，取單位寬度箱涵作為計算單元來計算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量；
[0007]預(yù)應(yīng)力涵洞的受力分析模塊是采用厚板有限元進行分析，在有限元分析中計算出每個板單元的力場；
[0008]在最不利荷載工況下，按照控制截面處所有板單元的力場進行控制截面配筋，繪出最不利荷載工況下的配筋彎矩圖；
[0009]同理，繪出在不同工況下的配筋彎矩圖，得到涵洞頂板和涵洞底板配筋彎矩包絡(luò)圖；
[0010]根據(jù)配筋包絡(luò)圖，對涵洞頂板和涵洞底板的各個截面進行配筋設(shè)計；
[0011]步驟二:給出預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置形式，沿涵洞頂板沿箱涵跨度方向、垂直箱涵跨度方向或任意方向，按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置涵洞頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋；
[0012]沿涵洞邊墻、涵洞中墻豎向按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，其兩端錨固在涵洞頂板、涵洞底板中，涵洞邊墻在箱涵橫向也布置預(yù)應(yīng)力筋；
[0013]沿涵洞底板沿箱涵跨度方向、垂直箱涵跨度方向或任意方向，按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置涵洞底板預(yù)應(yīng)力鋼筋；
[0014]涵洞頂板、涵洞底板、涵洞邊墻和涵洞中墻中的預(yù)應(yīng)力筋采用直線、折線或拋物線的形式布置；
[0015]步驟三:施工工藝方法，具體地:
[0016]根據(jù)設(shè)計圖紙對預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵進行施工，預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵中預(yù)應(yīng)力的施加方式后張法施工，施工工序為:先澆筑混凝土框架箱涵，待框架箱涵混凝土達到預(yù)期強度后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入預(yù)應(yīng)力孔道中，利用混凝土框架箱涵本身作為受力臺座進行張拉，在張拉預(yù)應(yīng)力筋的同時，使混凝土框架箱涵受到預(yù)壓；
[0017]張拉完成后，在錨固端用錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨??；
[0018]最后進行預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)灌漿，使預(yù)應(yīng)力筋和混凝土形成一個整體，成為有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點效果是:該方法當混凝土框架箱涵的底部地基不良或者有地鐵、隧道、管道等通過時，可對底板施加預(yù)應(yīng)力，以改善底板的受力性能；框架箱涵頂板主要承受的是列車的動荷載，施加預(yù)應(yīng)力可以有效降低頂板主筋的應(yīng)力循環(huán)幅度，增加疲勞壽命；為了減少邊墻的開裂，也可以對邊墻施加預(yù)應(yīng)力。通過對頂板、邊墻、中墻和底板施加預(yù)應(yīng)力，使預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的整體性能得到了提高，整體剛度增大，抗震性也相應(yīng)地增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是混凝土框架箱涵正交配筋的配筋方式；
[0021]圖2是混凝土框架箱涵斜交配筋的配筋方式；
[0022]圖3a是鋼筋混凝土附有一般彎矩場和屈服線的板單元；
[0023]圖3b是鋼筋混凝土設(shè)計力場下屈服線處板的微小單元(彎矩為單位寬度)；
[0024]圖3c是鋼筋混凝土極限抵抗彎矩時屈服線處板的微小單元(彎矩為單位寬度)；
[0025]圖4是斜交配筋的板單元，其中α為X軸與配筋方向的夾角；
[0026]圖5是框架箱涵計算立體網(wǎng)格圖，用于計算框架箱涵各部分的彎矩；
[0027]圖6是頂板和底板的配筋包絡(luò)圖，方便框架箱涵頂板和底板的配筋數(shù)量；
[0028]圖7a是邊墻、中墻計算小偏心受壓構(gòu)件的截面應(yīng)力狀態(tài)圖，用于計算邊墻和中墻的配筋數(shù)量；
[0029]圖7b是邊墻、中墻計算大偏心受壓構(gòu)件的截面應(yīng)力狀態(tài)圖用于計算邊墻和中墻的配筋數(shù)量；
[0030]圖8是混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法示意圖。
[0031]附圖標示:1為頂板預(yù)應(yīng)力筋，2為邊墻預(yù)應(yīng)力筋，3為中墻預(yù)應(yīng)力筋，4為底板預(yù)應(yīng)力筋。
【具體實施方式】
[0032]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0033]混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，具體地:
[0034]步驟一:框架式預(yù)應(yīng)力涵洞頂板、涵洞底板的配筋計算
[0035]涵洞頂板和涵洞底板沿箱涵跨度方向、垂直沿箱涵跨度方向或任意方向布置有預(yù)應(yīng)力筋，取單位寬度箱涵作為計算單元來計算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量；
[0036]預(yù)應(yīng)力涵洞的受力分析模塊是采用厚板有限元進行分析，在有限元分析中計算出每個板單元的力場；
[0037]在最不利荷載工況下，按照控制截面處所有板單元的力場進行控制截面配筋，繪出最不利荷載工況下的配筋彎矩圖；
[0038]同理，繪出在不同工況下的配筋彎矩圖，得到涵洞頂板和涵洞底板配筋彎矩包絡(luò)圖；
[0039]根據(jù)配筋包絡(luò)圖，對涵洞頂板和涵洞底板的各個截面進行配筋設(shè)計；
[0040](I)正交配筋
[0041]對于涵洞底板預(yù)應(yīng)力鋼筋:
[0042]Mux = maxMx+max Mxy I ；
[0043]Muy = maxMy+max I Mxy I。
【權(quán)利要求】
1.混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，其特征在于:所述混凝土框架箱涵施工中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用方法，包括:所述框架式預(yù)應(yīng)力涵洞頂板、涵洞底板的配筋計算、給出預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置形式、施工工藝方法；具體步驟如下: 步驟一:框架式預(yù)應(yīng)力涵洞頂板、涵洞底板的配筋計算，具體地: 涵洞頂板和涵洞底板沿箱涵跨度方向、垂直沿箱涵跨度方向或任意方向布置有預(yù)應(yīng)力筋，取單位寬度箱涵作為計算單元來計算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量； 預(yù)應(yīng)力涵洞的受力分析模塊是采用厚板有限元進行分析，在有限元分析中計算出每個板單元的力場； 在最不利荷載工況下，按照控制截面處所有板單元的力場進行控制截面配筋，繪出最不利荷載工況下的配筋彎矩圖； 同理，繪出在不同工況下的配筋彎矩圖，得到涵洞頂板和涵洞底板配筋彎矩包絡(luò)圖； 根據(jù)配筋包絡(luò)圖，對涵洞頂板和涵洞底板的各個截面進行配筋設(shè)計； 步驟二:給出預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置形式，沿涵洞頂板沿箱涵跨度方向、垂直箱涵跨度方向或任意方向，按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置涵洞頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋； 沿涵洞邊墻、涵洞中墻豎向按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，其兩端錨固在涵洞頂板、涵洞底板中，涵洞邊墻在箱涵橫向也布置預(yù)應(yīng)力筋； 沿涵洞底板沿箱涵跨度方向、垂直箱涵跨度方向或任意方向，按照計算后的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量布置涵洞底板預(yù)應(yīng)力鋼筋； 涵洞頂板、涵洞底板、涵洞邊墻和涵洞中墻中的預(yù)應(yīng)力筋采用直線、折線或拋物線的形式布置； 步驟三:施工工藝方法，具體地: 根據(jù)設(shè)計圖紙對預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵進行施工，預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵中預(yù)應(yīng)力的施加方式后張法施工，施工工序為:先澆筑混凝土框架箱涵，待框架箱涵混凝土達到預(yù)期強度后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入預(yù)應(yīng)力孔道中，利用混凝土框架箱涵本身作為受力臺座進行張拉，在張拉預(yù)應(yīng)力筋的同時，使混凝土框架箱涵受到預(yù)壓； 張拉完成后，在錨固端用錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨?。? 最后進行預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)灌漿，使預(yù)應(yīng)力筋和混凝土形成一個整體，成為有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土框架箱涵。
【文檔編號】E01F5/00GK103485287SQ201210197553
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】朱爾玉, 禹國輝 申請人:北京交通大學(xué)