第二章 转向块和锚固块的构造和受力特点参考资料
浅谈桥梁体外预应力加固技术

体 外 预 应 力 加 固 技 术 作 为 结 构 加 固 最 有 效 的 手 段 之 一 , 目 前 正 广 泛 地 应 用 于 旧桥 加
固方面 。体外 预应 力结构 的概 念最 早产生 于 法国 ,体外预 应力 体系 是后张 预应 力体 系的 重 要 的 分 支 之 一, 一 种 使 用 完 全 位 于 构 件 主 是 体 截 面 以 外 的 预 应 力 束 来 对 构 件 施 加 预 应 力 的 结构 体 系 。 体 外 预 应 力 的 特 点
助 配 件 , 如 密 封 装 置 、 防 松 装 置 、 防 护 装 置
等。
2 体 外 索 、
二、体外预应力的组成
图3 箱梁底板索施工工艺流程 4 、箱 内项板索 箱 梁 顶 板 索 是 一 种 应 用 较 为 广 泛 的 体 外 索 布设 形式 。体外索 布置 在箱 内顶板 ,经转 向器 ( 丝 / 体 )和 预 埋 钢 管 穿 过 转 向块 , 分 整 达 到 转 向 和 传 力 的 目的 , 通 过 锚 同 块 锚 固 , 张 拉 完 成 后 成 空 间 曲 线 。 其 特 点 是 顶 板 索 可 以 在 箱 梁 顶 板 靠 近 横 隔 板 的 位 置 设 置 大 尺 寸 的锚固块 ,张 拉大 吨位 的预应 力,可 以很好 的改善桥梁 的工作状态 。
点 , 对 锚 具 及 夹 片 的要 求 很 高 ; 体 外 预 应 力
三 、桥梁体 外预应 力施工 实例 1 梁 腹 板 索 、T 在T 腹板 两 侧对称 布设 体外索 。在T 梁 梁 的 梁 端 腹 板 加 厚 段 设 置 张 拉 构 件 ,在 T 的 中 梁 横 隔 梁 钻 孔 作 为 体 外 束 的 转 向装 置 。 张 拉 端 采 用 钢 锚 箱 的 结 构 形 式 。 利 用 结
锚固资料

岩土工程:以土力学、岩体力学及工程地质为理论基础,运用各种勘探测试技术对岩土体进行综合整治改造和利用而进行的系统性工作。
岩土工程与工程地质区别:1.所属学科(土木工程的分支。
地质学的一个分支)2.基本含义(涉及土木工程中土或岩石勘察、试验、评价、利用、整治或改造的技术科学。
调查、研究、解决各类工程建设场地地质问题的科学)3.服务的侧重面(服务于工程建设和运营的全过程,而在详勘阶段、施工补助阶段,特别是在重大复杂的工程建设中,更显示出其突出的作用。
在工程的可行性研究阶段、场址选择阶段,甚至初步勘查阶段的勘察、评价,确定拟建场地稳定性时其作用突出)岩土工程主要工作内容和要点:1.岩土工程勘察:按规范要求通过勘测技术与相关方法等正确反映场地岩土工程条件结合设计、施工等要求,进行技术论证,提出解决问题的建议与意见;2.岩土工程设计:包括地基处理设计、桩基础设计、基坑支护设计等;3.岩土工程治理:包括场地改造、地基处理加固工程及其它基础工程等;4.岩土工程监测:包括地基土回弹观测、沉降观测等;5.岩土工程监理:对岩土工程勘察、设计、施工、监测的某方面或全部进行检查监督等。
岩土工程条件包括:场地条件、地基条件和工程条件。
岩土工程基本技术要求与原则:以最少的投资,最短的工期,达到在设计基准期内安全运行,并满足所有预定的功能要求。
包括1.预定功能2.安全性和耐久性3.工期和投资的经济性。
原则:1.注意场地条件,防治灾害;2.合理选用岩土参数;3.定性分析与定量分析结合(定量分析包括解析法、图解法或数值法);4.注意与结构设计的配合。
岩土工程设计阶段的划分:1.方案(可行性)设计阶段(在岩土工程勘查报告的基础上,根据设计目标和功能要求,对岩土工程设计开展可行性论证,并进行多种方案的设计比较。
应对多种设计方案的技术、经济、社会和环境效益进行分析论证,作出估算,并提出推荐方案)2.初步设计阶段(根据岩土工程初勘报告,对评审通过的设计方案进行分解和细化设计,提出采用的岩土工程参数和基本可用于实施的图件,并进行工程概算)3.施工图设计阶段(根据岩土工程详勘报告,进一步调整优化初步设计文件,确定岩土工程结构平面、剖面和立面,编制结构细部图、结点图等工程图件及说明,提出施工工艺要求和注意事项,进行工程预算)。
锚固技术概述精品PPT课件

锚头 滑移面
一、锚固技术概述
2、锚固技术特点
充分发挥岩土体自身能量,调用和提高岩土的自身强 度和自稳能力; 大大减轻结构物自重,节约工程造价; 主动制约机制; 随机补强; 深层控制。
一、锚固技术概述
3、锚固技术的发展与现状
锚杆发明于十八世纪中叶,为一英国采矿专家发明 1890年美国首先将岩石锚杆应用于矿山巷道 1918年西利西安矿山开采中使用锚索支护 1934年阿尔及利亚舍尔法大坝加高工程使用预应力锚杆 1957年西德Bauer公司在深基坑中首次使用土层锚杆 国内起始于上世纪50年代,主要用于矿山巷道支护 上世纪60年代,矿山巷道、铁路隧道及边坡加固工程大量 使用普通砂浆锚杆 1964年梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索 上世纪70年北京基坑工程中采用土层锚杆支护
基坑工程是一个综合性的岩土工程问题,涉及到问题有: 土力学典型的强度、稳定与变形问题 结构工程问题 土与支护结构共同作用 工程地质与水文地质问题 计算与测试技术 施工技术 安全与环保问题
二、基坑工程概述
2、基坑工程的特点
一般为临时性工程,安全储备相对较低,风险性较大 具有很强的地区性和个案性 是一项综合性很强的系统工程 具有较强的时空效应 对周边环境影响较大
一、锚固技术概述
3、锚固技术的发展与现状
近20年来我国锚固技术发展迅速: 主要表现在结构、材料与施工工艺上进行改进 锚杆支护:
缝管锚杆 水胀式锚杆 屈服锚杆 精轧螺纹钢锚杆 自钻式锚管 中空注浆锚杆
一、锚固技术概述
3、锚固技术的发展与现状
近20年来我国锚固技术发展迅速: 主要表现在结构、材料与施工工艺上进行改进 预应力锚杆(索):
锚固技术是新奥法的三大支柱技术之一
传统方法: 木、钢支撑或混凝土衬砌
锚固机理的初步认识7页word文档

锚固机理和锚固力学作用的初步认识前言岩体和土层的锚固是一种把受拉杆件埋入地层的技术。
岩土锚固能充分发挥岩土能量,调用和提高岩土的自身强度和自稳能力,大大减轻结构物自重,节约工程材料,并确保施工安全与工程稳定,具有显著的经济效益和社会效益,因而世界各国都在大力开发这门技术。
1911年,美国首先用岩石锚杆支护矿山巷道,1918年西利西安矿山开采使用锚索支护,1934年阿尔及利亚的舍尔法坝加高工程使用预应力锚杆(索),1957年德国Bauer公司在深基坑中使用土层锚杆。
德国、奥地利的地下开挖工程已把锚杆作为控制施工安全的重要手段。
我国应用岩石锚杆起始于50年代后期,进入60年代,我国矿山巷道、铁路隧洞和各类地下工程中大量采用普通粘结型锚杆与喷射混凝土支护。
1964年,梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索。
北京王府饭店、京城大厦、新侨饭店、亮马河大厦、宝华大厦、上海太平洋饭店等一大批深基坑工程以及云南漫湾电站边坡整治、吉林丰满电站大坝加固和上梅龙华污水处理厂沉淀池抗浮工程等相继大规模地采用预应力锚杆。
岩土锚固工程,几乎已遍及土木建筑领域的各个方面,如边坡、基坑、隧洞、地下工程、坝体、码头、海岸、干船坞、坑洼结构、桥梁、高耸结构及悬索建筑的拉力型基础等。
锚固技术按应用对象分为岩石锚杆、土层锚杆和海洋锚杆;按是否预先施加应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆;接锚固机理分为粘结型锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆;按锚固体传力方式分为压力型锚杆、拉力型锚杆和剪力型锚杆;按锚固体形态分为圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球体型锚杆。
众多的锚杆品种,在不同的岩土条件、工程对象和工作状态下得心应手地选择、设计和采用不同承载能力要求的锚杆。
1 锚杆作用原理1.1传统的巷道锚杆支护原理1.1.1悬吊理论悬吊理论认为是通过锚杆将巷道周围的破碎岩石悬吊在更深部比较稳定的岩石上,从而是软弱岩层稳定。
1.1.2组合梁理论组合梁理论认为,当顶板岩石是层状分布时,顶板岩石就像若干层梁一样,锚杆可以把分层的梁组合为单根梁。
锚固力文档

锚固力什么是锚固力?锚固力是指将一个物体或结构件固定在另一个物体或结构件上的能力。
它通常用于确保建筑物、桥梁、挡墙、机械设备等在受到外部力作用时保持稳定。
锚固力的好坏直接影响着结构的安全性和稳定性。
锚固力有很多不同的应用领域,包括建筑工程、土木工程、航空航天工程、海洋工程、机械工程等。
在各个领域中,锚固力都是非常关键的因素,它能够提供可靠的连接和支撑,使各种结构能够承受不同的力和负荷。
锚固力的原理在工程中,锚固力的实现通常依赖于使用锚具和锚材料。
锚具是用于连接和固定两个物体的设备或部件,而锚材料是锚具与被固定物体之间的介质,用于增加固定的牢度和稳定性。
常见的锚具包括锚栓、锚钉、锚固板、膨胀螺栓等。
它们通常由高强度材料制成,如不锈钢、碳钢等,以保证其能够承受大的拉力、剪力和扭矩。
锚材料常常是由高强度混凝土或聚合物制成的,它们能够提供良好的固定和抗震性能。
在锚固过程中,通常需要使用专门的设备和工具来确保锚具与被固定物体之间形成紧密的连接。
例如,在安装锚具时,可能需要使用膨胀钻头或锚具压力机等工具来钻孔、压入或拧紧锚具。
锚固力的影响因素锚固力的好坏受多个因素的影响,其中一些因素包括:1. 锚具和锚材料的质量锚具和锚材料的质量直接影响着锚固力的可靠性。
优质的锚具和锚材料通常具有更高的抗拉强度、抗剪强度和抗腐蚀性能,能够提供更稳定和可靠的锚固效果。
2. 锚具的安装方式不同的锚具有不同的安装方式,如膨胀式、背固式、带机械锚点的等。
正确选择和安装适合的锚具方式,能够提供更好的锚固效果。
3. 锚固点的条件锚固点的条件也会影响锚固力的好坏。
例如,锚固点的表面粗糙度、强度和平整度等都会影响锚具与锚固点之间的接触面积和摩擦力,从而影响锚固力的大小。
4. 外部力的作用外部力的大小和方向也会对锚固力产生影响。
例如,在地震或风暴等自然灾害中,锚固力需能够承受更大的力和负荷,以保持结构的稳定性。
锚固力的测试和评定为了确保锚固力的可靠性,通常需要进行一系列的测试和评定。
《锚固结构设计》课件

在桥梁工程中,锚固结构主要用于固定桥梁的各个部分,如 桥墩、桥台等,以防止其发生位移或变形。常见的桥梁锚固 结构包括桩基、扩基、地锚等,根据桥梁的规模和地质条件 选择合适的设计方案。
高层建筑中的锚固结构应用
总结词
高层建筑的锚固结构设计是确保建筑稳定性和安全性的关键环节,通过合理的锚固结构设计,可以增 强建筑的抗风、抗震能力。
详细描述
绿色施工强调在锚固结构施工过程中采取环保措施,降 低能耗、减少废弃物排放,同时提高资源利用效率。这 包括采用节能设备、优化施工流程、合理利用材料等方 面,从而实现工程建设的可持续发展。
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质量检测
对已完成的锚固结构进行质量 检测,确保符合设计要求。
锚固结构的施工要点
01
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04
精确测量
在施工前对锚固结构的尺寸进 行精确测量,确保施工的准确
性。
选择合适的材料
根据设计要求选择合适的锚固 件和结构件材料,确保结构的
强度和耐久性。
注意安全
在施工过程中,要注意施工安 全,采取相应的防护措施,避
对施工过程进行全程监控,及 时发现并处理存在的质量问题 。
进行质量验收
在每个施工阶段完成后,进行 质量验收,确保施工质量符合
设计要求和相关标准。
CHAPTER 04
锚固结构的工程实例
桥梁工程中的锚固结构应用
总结词
桥梁锚固结构是确保桥梁稳定性和安全性的重要组成部分, 通过合理的设计和施工,可以提高桥梁的承载能力和耐久性 。
锚固结构的材料选择
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02
03
材料的物理性质
了解材料的密度、热膨胀 系数、弹性模量等物理性 质,以便在设计时进行合 理的选材。
《粘结与锚固》课件

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05 粘结与锚固的未来发展趋 势
高性能材料的应用
高性能材料的应用是粘结与锚固领域的重要发展方向之一。随着科技的进步,新 型的高性能材料不断涌现,如碳纤维复合材料、高强度不锈钢等,这些材料具有 轻质、高强、耐腐蚀等优点,能够大大提高粘结与锚固的性能和可靠性。
高性能材料的应用可以降低结构重量,提高结构效率,从而减少能源消耗和环境 污染。同时,高性能材料的广泛应用还可以推动相关产业的发展,促进经济增长 。
《粘结与锚固》课件
目录
• 粘结力与锚固力的基本概念 • 粘结力的影响因素 • 锚固力的计算方法 • 粘结与锚固的应用场景 • 粘结与锚固的未来发展趋势
01 粘结力与锚固力的基本概 念
粘结力的定义
粘结力是指两个物体接触面之间通过 分子间的吸附或粘附作用而产生的力。
粘结力的大小取决于接触面之间的物 理和化学性质,以及胶凝材料的特性。
隧道加固
总结词
隧道加固是粘结与锚固技术的又一重要应用领域,通过在隧道中应用粘结与锚固材料,可以提高隧道 的承载能力和稳定性。
详细描述
在隧道加固中,粘结剂和锚固材料被广泛用于加固隧道的衬砌结构,例如隧道洞壁、拱顶和侧墙等。 这些材料可以有效地将载荷传递到隧道的各个部位,提高隧道的整体性能,确保隧道的安全性和稳定 性。
保护措施。
03 锚固力的计算方法
直接计算法
总结词
基于物理原理和材料特性,通过数学模型直接计算锚固力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大小。
详细描述
直接计算法是根据锚固件的受力特点、材料性质、尺寸和锚固长度等因素,通过 建立数学模型来直接计算锚固力的大小。这种方法需要充分了解锚固材料的力学 性能和锚固件的设计参数,计算过程较为复杂,但精度较高。
锚固技术及施工注意事项分享

锚固技术及施工注意事项分享一导言在建筑和土木工程中,锚固技术是一项关键的施工技术。
它可以确保构件在承受荷载的情况下保持牢固地连接。
本文将分享锚固技术的一些重要原理和施工注意事项,以帮助读者更好地理解和应用这项技术。
二锚固技术的原理锚固技术是一种通过将构件与周围的材料牢固地连接在一起来增加结构稳定性的方法。
这主要通过以下两种原理实现:1. 摩擦锚固原理:这种原理是利用摩擦力来保持连接。
例如,在混凝土结构中,金属钢筋被埋入混凝土中,当混凝土凝固后,摩擦力会将钢筋和混凝土牢固地连接在一起。
2. 混凝土锚固原理:这种原理是通过混凝土的强度来实现锚固。
例如,在地基加固工程中,钢筋被预埋在钢筋混凝土桩中,混凝土的强度和钢筋的粘结力将构件与地基牢固地连接在一起。
三锚固技术的施工步骤为了确保锚固技术的有效施工,以下是一些重要的步骤和注意事项:1. 施工前准备:在施工前,需要对施工现场进行全面的勘测和分析。
这包括地质构造、土壤条件、荷载要求等等。
只有充分了解施工现场的情况,才能制定出合理的施工方案。
2. 锚固材料的选择:要根据具体的工程要求选择合适的锚固材料。
常见的锚固材料包括锚棒、锚具、栓固剂、膨润土等。
选择合适的材料可以确保锚固的牢固性和耐久性。
3. 施工过程控制:在锚固的施工过程中,要注意保持施工质量的控制。
例如,在埋设钢筋的过程中,要确保钢筋的长度和位置符合施工图纸的要求。
此外,要严格按照施工方案进行操作,防止施工误差。
4. 现场质量检查:在锚固施工完成后,需要对施工质量进行检查。
这包括对锚固件的牢固性进行测试,以确保其达到设计要求。
四锚固技术的应用领域锚固技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1. 建筑工程:在高层建筑和桥梁等工程中,锚固技术常用于连接构件,增强结构的稳定性。
2. 岩土工程:在地基加固和坡面防护等工程中,锚固技术常用于固定钢筋和混凝土等材料。
3. 矿山工程:在矿井中,锚固技术用于加固巷道、固定支撑等,确保矿井的安全稳定运行。
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第二章转向块和锚固块的构造和受力特点2.1 概述体外预应力技术是将预应力钢束布置在梁体截面外部,通过端部锚具和转向块传递预加力,其特点是体外预应力筋只在锚固位置和转向块位置与结构相联,因此锚固与转向块在体外预应力结构中的地位举足轻重。
体外预应力桥梁中的体外预应力索的转向装置是一种特殊构造,它是除了锚固构造外体外预应力索在跨内唯一与预应力受力结构有联系的构件,是体外预应力桥梁中最重要最关键的结构构造之一。
转向块材料多选用钢材和混凝土,转向块的作用是传递体外束产生的水平和垂直横向力,限制体外束自由长度,调整体外束偏心距。
通过合理布置转向块调整体外预应力筋线形,可改变结构抗弯、抗剪性能,使之受力更好。
转向块由于受巨大的横向集中力及与预应力筋的摩擦作用,应力复杂。
一旦设计不合理、结构措施不当或体外预应力筋定位不准确,将使转向块受力不合理,并有可能引起预应力筋局部硬化或摩擦损失过大。
欧洲混凝土委员会、国际预应力混凝土协会CEB—FIP标准对转向块与预应力钢筋接触区域引起的预应力筋弯折点转向角、最小曲率半径作了规定。
体外力筋在箱梁中转向可利用特殊设计的隔梁、隔板、折角块,实腹梁一般要单独设计转向块。
体外预应力钢筋混凝土桥梁结构对锚具具有巨大的依赖性,钢索施加的预应力完全依靠锚固点锚具保持,同时体外预应力索要承受比体内预应力筋更不利的动载并由此产生疲劳问题,一旦锚具组件出现问题,其导致的后果是灾难性的,所以体外预应力锚具必须提供比一般体内预应力锚具高得多的可靠性和安全性,用于体外预应力桥梁结构体外索锚固的锚具组件及与钢索的适配性应该进行严格周密的计算和动、静载试验,以保安全。
2.2 转向块的构造和受力特点2.2.1转向块的分类以材料分类,转向装置可以分为钢制和混凝土制两种,或者由两种材料组合构成。
钢制转向装置主要用于加固中和房屋建筑中。
钢制转向装置见图 2.1。
混凝土转向装置主要用于新建桥梁中;从形式上分,新建桥梁工程中大都采用横隔板式、肋式和块式这三种形式的专向块。
肋式转向块见图 2.2;横隔板式转向块见图 2.3;块式转向块见图 2.4。
横隔板式、肋式转向块的优点:可以形成从转向管直到顶板或底板的抵抗力筋转向力的压力区,并可以利用横隔板或肋板与腹板及顶、底板的连接强度。
缺点是:增加恒载重量,加大腹板平均厚度,使模板构造也较复杂[7]。
如不能利用横向板或肋板转向则要采用块式转向块。
块式转向块的位置应设在底板或顶板与腹板交界的埂肋处或其附近。
块式转向块是采用固定转向管并与梁体联成一体的凸块。
优点是:给结构施加的附加荷载小,模板也很简单。
缺点是:发生开裂后不能形成受压支柱,承载能力较横隔板式、肋式小。
力筋的垂直分力或水平分力有使转向块从梁体拉脱的倾向,故转向块钢筋应与梁体钢筋进行牢固的联系。
配筋与横隔板式、肋式相比要复杂得多。
图 2.1Kemlaka Gede Bridge, Indonesia桥钢转向块图 2.2日本河谷川大桥工程肋式转向块图2.3上海沪闵高架道路二期工程横隔板式转向块图2.4 北京四丰立交体外预应力桥块式转向块2.2.2转向块的受力特点转向块中体外预应力筋的垂直分力或水平分力有使转向块从梁体拉脱的倾向,如图 2.5所示,故转向块钢筋应与梁体钢筋进行牢固的连接。
图 2.5 转向块受力分析图2.2.3转向块的设计原则在转向块与预应力筋的接触区域,由于摩擦和横向力的挤压作用,如果转向块设计不合理或构造措施不当,预应力钢材容易产生局部硬化和摩阻损失过大。
在进行转向块的设计时,转向装置必须能确保体外索的位置,并且有足够的强度可靠的传递作用力。
弯曲半径是转向装置的一个重要参数,从钢绞线的受力状态而言越大越好,但如果弯曲半径设定过大,弯向部的构件尺寸就变大,从而使桥梁自重增加,因此在确保安全的情况下,转向装置的弯半径可以做小一些。
预应力筋在折角点的位置必须高度准确,避免产生附加应力,转向块在结构使用期内也不应对预应力钢材有任何损害。
FIP标准和欧洲体外预应力规范均对转向块内预埋管道所需的最小弯曲半径作了规定。
合理转向块的细节设计应保证在使用荷载条件下受力性能良好,在承载能力极限状态下有足够的延性和安全度。
设计荷载为体外预应力筋的最大张拉力与水平和竖直平面内的转角度数的乘积。
转向块的使用荷载设计系数最小取 1.7,转向块内的普通钢筋应力必须控制在允许的范围内。
转向块的尺寸确定必须综合考虑各种因素,如体外预应力产生的横向荷载值,体外预应力筋的曲线,孔道管直径、普通钢筋间距及混凝土保护层等因素。
2.2.4转向块的配筋构造转向块的配筋构造:转向块一般设有两种钢筋,一种是围住单根转向力筋的环筋,另一种是沿着转向块周边围住所有力筋的闭口箍筋。
转向块的两种配筋方式如图 2.6所示,受拉钢筋按能围住转向块中各个力筋孔道的原则配置,以形成环筋。
同时,在底板上层钢筋下面必须与轴向钢筋锚固紧,此外,还必须配置能围住所有力筋的闭口箍筋。
按与环筋相同直径、相同间距配置的闭口箍筋将得到很好的效果[7]。
图 2.6 转向块的两种配筋方式美国学者Breen等人通过10个块式转向块小比例模型试验得到得块式转向块实验研究结果与配筋建议:1、试验结论块式转向块的最终失效是由直接约束转向块内钢导管的环形钢筋屈服拉断所导致的,破坏时表现为预应力束上部混凝土压碎,钢筋被拉断,预应力束从混凝土转向块中拔出。
适量配筋的转向块在使用时能充分发挥机能,在极限状态下也有足够的安全度。
适量配筋的转向块试件都具有一定的韧性,所以不至于发生突然破坏。
特别是按可以抵抗拉拔力进行配筋的试件,其破坏机理是由于钢筋拉断引起的,所以可以得到良好的效果。
锚固性好的环氧树脂钢筋对极限荷载作用时转向块的性能带来了良好的效果。
这是因为转向块内所有钢筋能完全抵抗外力,因此可以使环氧树脂钢筋在受拉钢筋被拉断之前有促进转向块内力重分配的效果。
最后破坏全部是由于受拉钢筋被拉断而引起的。
破坏并非是达到临界后由于剪切而发生的。
试件的承载力可以通过简易模式或拉、压杆模式决定。
与实验结果吻合性很好。
通过对为抵抗拉拔力而采用的两种类型钢筋(受拉钢筋和上层钢筋)的比较可知,作为抵抗转向力的钢筋,与上层钢筋相比,受拉钢筋的效果好些。
转向块设计用内力是由于力筋产生的最大转向力以及由受拉钢筋承担的力。
2、配筋建议按使用荷载设计时,设计转向块用的力是每根力筋引起的转向力的竖直分力与水平分力的合力。
竖直、水平分力为最大容许初始张拉力乘以力筋在铅直面、水平面的角度变化量。
如果按AASHTO的规定,最大容许初始张拉力约为力筋张拉强度的80%。
关于极限状态设计,在AASHTO或ACI中对用于预应力的荷载系数没有明确的规定;破坏状态时,为保证与其它的荷载系数及抵抗系数组合后具有同等合理的安全度,预应力的荷载系数至少采用 1.7。
这时,可假定钢筋达到屈服点。
受拉钢筋设计采用的折减系数,当作用力为拉力时取0.9;剪力计算折减系数取为0.85。
建议配筋可按转向块的拉力仅仅由受拉钢筋承受的原则进行,此外,转向块的管道上形成的梁元素引起的混凝土的附加抵抗力可忽略不计。
受拉钢筋按能围住转向块中各个力筋孔道的原则配置,已形成环筋。
同时,在底板上层钢筋线面必须与轴向钢筋锚固紧,此外,还必须配置能围住所有力筋的闭口箍筋。
腹板与底板连接后,在转向块的表面可起控制裂缝的作用(在转向块的承载力计算中可忽视),按与环筋相同直径、相同间距配置的闭口箍筋将给出令人满意的结果。
各环筋均采用荷载系数和折减系数设计,荷载系数和折减系数的大小按抵抗具有最大竖向分力的力筋转向力来决定,这样设计是较经济的。
环筋和闭口箍筋的尺寸,由力筋孔道的曲率及外径、钢筋间距、锚固长度等决定。
环筋与管道最上缘间的最小间距大约为 2.5cm,外侧闭口箍筋在竖直方向的间距至少离开环筋5cm,环筋的最大钢筋直径可弯成90度的圆弧形考虑,取最大为D16。
底板与管道的间距以考虑施工性的间距(2.5~5cm)为标准。
另外,为了尽可能减小底板与腹板处的偏心弯矩,管道必须靠近腹板布置,转向块沿桥纵向的长度由钢筋间距、根数决定(考虑施工情况,钢筋间距可按10~15cm布置),还可以根据力筋管道的最小弯曲半径决定。
半径小的曲线梁,转向块处力筋水平转向力较大的时候或为提高抗裂性,如图 2.7所示,沿底板全宽设置转向块。
图 2.7沿底板全宽设置转向块图2.3 锚固结构的构造和受力特点2.3.1体外预应力锚固结构的功能和受力特点在张拉过程中,外部荷载通过张拉端锚具、钢绞线、固定端锚具作用于锚下砼结构中。
砼结构所承受的是内、外锚具传递过来的压应力,正是这种由钢绞线的拉应力压转换在锚固体上的预加应力,使预应力结构得以发挥增强抗拉强度和抗裂缝变形能力的作用。
体外预应力结构在锚固区受到很大的局部压力,截面应力分布是不均匀的,这一区的混凝土处于三项受力状态,为了防止在施加张拉力的过程中,产生应力集中,造成锚固区拉裂破坏,锚固体系不仅要承担力的传递,还需将可能产生的集中应力分散传递到锚下砼结构中。
其中,锚垫板的作用就是承担锚板压应力,并将应力分散传递到砼中;螺旋筋则起到约束锚固体变形和分担锚固体的形变应力的作用。
两者共同满足锚垫板在最大压应力极限内,锚固体的主要受力区域的压力不超过其许可极限。
锚具及锚具下部锚固体的应力分布是否相对均匀合理而不会产生较大的应力集中,成为衡量锚固体系各部分结构是否合理的检验标准。
相对于体内预应力锚固系统体外预应力锚固系统有以下特点:①外预应力结构力筋完全依靠锚块处锚固一旦锚块出问题,将导致的后果将是灾难性的。
②体外预应力筋要承受比体内预应力筋更不利的的动载及由此产生的疲劳问题。
所以体外预应力结构的锚块设计必须进行严格周密的计算。
以保证体外预应力结构的安全和可靠。
③预应力体外索的锚固较一般体内预应力索困难。
体内索在锚固处预应力进入混凝土内,而体外索预应力与腹板平行,且产生很大的剪应力与正应力。
体外索的拉力全部由锚具传递至箱梁混凝土,在锚固处的构造细节与钢筋布置应特加注意。
因体外索需要更换,钢索张拉后,锚具后面不能用混凝土封闭。
并留有空间能放置千斤顶及便于钢索切断操作,见图2.8。
图 2.8 体内索与体内索锚固受力比较2.3.2体外预应力的锚固方式分类(1)全体体外预应力筋集中锚固;(2)全体体外预应力筋分散锚固;(3)混合预应力筋分散锚固。
2.3.3锚固结构的设计原则(1)锚固结构应尽力使主梁受力明确;(2)尽量减少体外预应力束预留构造对主梁削弱的影响;(3)体外预应力结构在锚固区受到很大的局部压力,为了保证混凝土的强度需要在锚固点和附近的桥面板,底板、腹板应尽量加固。
(4)锚块的尺寸应由锚具的尺寸、锚具的布置、张拉的设备的尺寸和局部承压要求来决定,必要时应加大锚块的尺寸。