后張法的案例
40米后張法預應力混凝土簡支T形梁計算書
40米后張法預應力混凝土簡支T形梁計算書
1.概況與基本數據
1.1概況
依據《西部地區中小跨徑橋梁技術研討會》會議紀要、《西部地區中小跨徑適用橋梁形式研究下一步工作內容和計劃》及我院任務通知單編號：橋－施－技科（2004）字第67號。課題組進行課題相關設計開發。開發原則為：
（1） 上部構造形式采用5梁式
（2） 梁寬模數B=2.4米，T梁預制高度為2.25米。明確10厘米現澆混凝土鋪裝不參與受力。
（3） 混凝土強度等級：C50
（4） 邊梁懸臂長度120厘米。
（5） T梁兩端及順橋向采用單支座。
（6） 適用路基寬度：整體式路基24.50米、12.0米。
（7） 適用于直線橋。
1.2基本數據
（1） 結 構：后張法預應力混凝土簡支T形梁
（2） 計算跨經：40米
（3） 路基寬度：整體式路基24.5米、12米
（4） 車 道 數：雙向4車道
（5） 汽車荷載：公路－Ⅰ級
2.
展開 預加應力的方法與設備(Prestressed Concrete)
在<預應力混凝土結構的概念(Prestressed Concrete)>的基礎上, 這個筆記follow著課程進度[5/3/2021至5/9/2021 Week 9], 簡要討論了預加應力的主要方法與設備.
2 先張法
先張法(Pre-tensioning)是先張拉鋼筋，后澆筑構件混凝土的方法, 如下圖所示. a) 預應力鋼筋就位，準備張拉; b) 張拉并錨固，澆筑構件混凝土; c)松錨，預應力鋼筋回縮，制成預應力混凝土構件. 放張(將臨時錨固松開，緩慢放松張拉力)，讓預應力鋼筋的回縮，通過預應力鋼筋與混凝土間的粘結作用，傳遞給混凝土，使混凝土獲得預壓應力。在臺座上張拉預應力筋后澆筑混凝土并通過粘結力傳遞而建立預加應力的混凝土構件就是先張法預應力混凝土構件。
先張法工藝流程示意圖
3 后張法
后張法(Post-tensioning)是先澆筑構件混凝土，待混凝土結硬后，再張拉預應力鋼筋并錨固的方法, 如下圖所示。a)澆筑構件混凝土，預留孔道，穿入預應力鋼筋; b)千斤頂支于混凝土構件上，張拉預應力鋼筋; c)用錨具將預應力鋼筋錨固后進行孔道壓漿. 在混凝土結硬后通過張拉預應力筋并錨固而建立預加應力的構件稱為后張法預應力混凝土構件。施工工藝不同，建立預應力的方法也不同，后張法是靠工作錨具來傳遞和保持預加應力的；先張法則是靠粘結力來傳遞并保持預加應力的。
后張法工藝流程示意圖
4 錨具
4.1 對錨具的要求
(1) 臨時夾具: 在制作先張法或后張法預應力混凝土構件時，為保持預應力筋拉力的臨時性錨固裝置。
(2) 錨具: 在后張法預應力混凝土構件中，為保持預應力的拉力并將其傳遞到混凝土上所用的永久性錨固裝置。
展開 解決預應力張拉孔道不密實的兩種新工藝
張拉預應力和灌漿，是后張法預應力混凝土施工中最重要的施工步驟。質量問題和安全問題大多會出現在這個環節。以往在張拉過程中需要關注的，主要就是“雙控”，做不到應力與伸長量雙控到位的企業有很多，這就埋下了安全隱患。而且在灌漿的時候，是以一段壓漿，另一端冒漿為準，在預應力孔道尤其是曲線預應力孔道內，經常會造成壓漿不密實——有空洞，就會為液體和離子進入最終造成預應力鋼筋腐蝕制造機會。所以現在老舊橋梁撓度過大的問題，跟這種無法準確估算的預應力損失有不小的關系。
怎么來解決這個問題呢？上面提到的只能張拉壓漿技術是其中一個選擇，是對后張法預應力施工的技術改進——土木工程領域計算分析與機械設備的智能化是一個大趨勢，非常值得關注。
另外的一種技術，是折線預應力先張法——是另一種思路，后張法不是在質量控制上有問題么，那就用改良后的先張法工藝。
上圖是傳統先張法工藝，這種工藝占用場地空間大，而且大多是做直線預應力，工程應用很受限制。相比之下，折線先張法預應力技術就能折衷地解決這個問題，看一下示意圖：
看清楚了吧，通過上下兩個方向的轉向器，就可以實現整跨范圍內的折線張拉施工了。
已經有很多文獻對折線張拉預應力技術進行了探討，總體來講，采用這種技術的預應力筋與混凝土粘結缺陷較小,可靠性好，孔道飽滿率高。將預應力筋與混凝土粘結缺陷降低至最小，避免了由于預應力鋼筋的銹蝕而引發的諸多質量問題。折線先張梁預應力鋼束線形較易控制,施工工藝相對簡單。折線先張梁預應力損失相對較小，預應力損失計算更為準確。另外，折線先張梁預應力束張拉錨固區的混凝土局壓應力較易控制。
生產實踐中總是有無窮的創意和改進，類似這種預應力施工新工藝，在再版教材的時候，是應該考慮加進去了。
展開 土木工程施工讀書筆記
(3)粘結預應力施工:是在后張法基礎上發展起來,要施工過程:采用表面有涂料、外面包有塑料套管的預應力筋,鋪設在模板內,然后澆筑混凝土,待混凝土到達設計要求的強度后,再進行預應力筋的張拉、錨固。
四、結束語
總之,土木工程施工技術在近幾十年雖然有了飛速發展,但是土木工程施工至今仍以手工操作、半機械作業為主,勞動效率大大低于其他產業部門,還屬于勞動力密集型的產業,現代土木工程施工技術的發展方向,除了要有滿足當前土木工程建設需要而與之配套的施工技術,還要向高效率、無公害、高質量、機械化、智能化、高技術含量、信息化的方向發展。
原作者：王鑫
橋梁歷史上的今天(8月14日)
兩側引橋為跨徑25m的后張法空心板梁。
3. 2009年8月14日，加拿大溫哥華的北臂大橋（NorthArm Bridge）步行/自行車道正式開通。北臂大橋為預應力混凝土矮塔斜拉橋，橋長562m，主跨180m，橋高25m，最高塔高47m。
4. 2010年8月14日，中國臺灣新北的新北大橋正式開通。新北大橋為對稱型單橋塔斜張橋，橋長1100m，橋寬43.4m，塔架高135.75m，主跨200m×2。
5. 2011年8月14日，澳大利亞昆士蘭州麥凱的福根大橋（Forgan Bridge）正式開通。福根大橋為預應力混凝土橋，橋長485m，橋寬26m。
6. 2011年8月14日，巴西阿克里南克魯賽羅的朱魯河橋（Juruá River Bridge）正式開通。朱魯河橋為斜拉橋，主橋長225m，跨徑布置110m+115m，車道數量2。
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大平老師個人介紹
大平-結構工程，同濟大學土木工程學院結構方向，主要從事組合結構和約束混凝土等研究。使用Abaqus有限元分析軟件達5年，答疑解惑全國各高校土木專業學生和一線科研人員，合計完成400余項工程項目和科研項目的數值仿真工作，深知廣大學生對ABAQUS使用的痛點。精通鋼結構、鋼筋混凝土結構、組合結構構件或節點的分析（混凝土材性設置、快速建模方法、規范建模步驟、網格優化、計算成本控制）。對目前研究熱點有獨到見解和設置方法，如裝配式組合結構（螺栓、RC構件和連接件的設置等）、預應力結構（先張法、后張法）等。
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答疑提問時間：9月3日-9月24日
直播答疑時間：9月24日 19:00
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展開 橋梁歷史上的今天(8月21日)
三岔河鐵路特大橋為1-24m+20-32m后張法預應力混凝土橋梁，橋長690.19m，橋面距谷底54.1m，它共有20個橋墩，其中17個是圓形薄壁空心墩，墩身頂部壁最薄處僅有30cm，橋墩高達52m。
3. 2004年8月21日，德國薩克森萊比錫的赫爾曼·利伯曼大橋（Hermann Liebmann Bridge）正式開通。赫爾曼·利伯曼大橋為鋼筋混凝土橋，橋長137.60m，跨徑布置
28m+24.6m+33m+32m+20.90m，道路/行車道寬度2×10.35m。
4. 2008年8月21日，泰國暖武里府的拉瑪四世橋（RamaIV Bridge）正式開通。拉瑪四世橋為箱梁橋。橋長278.00m，橋寬40.00m，跨徑布置72m+134m+72m，6車道。
5. 2011年8月21日，奧地利蒂羅爾的奧茲特鐵路橋（?tztaler Achbrücke）正式開通。奧茲特鐵路橋為箱梁橋，橋長144.60m，跨徑布置42.0m+60.60m+42.0m，橋寬7.06m。
6. 2011年8月21日，日本山口縣宇部市榮川運河橋正式開通。榮川運河橋為獨塔斜拉橋，橋寬23.744-25.550m，主橋長290m，跨徑布置190m+53m+47m，塔高100m，主梁采用S形曲線的組合梁。
7. 2013年8月21日，中國廣西柳州的文惠橋姊妹橋正式開通。文惠橋姊妹橋為中承式鋼管混凝土拱橋，橋長587.409m，主橋長483.434m，主跨凈跨為108m，引橋長103.975m，橋寬16m，其中引道寬12m，機動車雙向2車道，人行道寬2×2m。
8. 2014年8月12日，瑞士克雷格納特高架橋(Creugenat Viaducts)正式開通。克雷格納特高架橋為預應力混凝土箱梁橋，主跨為104m。
展開 橋梁歷史上的今天(4月18日)
對雙線整孔32m先、后張法預應力混凝土簡支箱梁進行了試制、試驗研究，在合寧鐵路預制了首孔32m客運專線整孔箱梁并取得成功，掌握了大噸位整孔箱梁的制造技術，該技術達到國際先進水平，指導了其它客運專線整孔施工，并在客運專線橋梁建設中普遍推廣應用。合寧鐵路于2008年4月18日通車。
5. 2015年4月18日，中國山東省鄒城市三十米橋上跨鐵路立交橋竣工通車。大橋采用獨塔雙柱雙跨雙索面預應力混凝土斜拉橋，墩塔梁固結體系，跨徑組合為2x110m，橋梁全長1198.5m，主橋橋面標準寬度23.2m 。主橋跨越京滬鐵路站場線路及規劃電廠專用線，共跨越14股道，采用轉體法施工，主橋于2015年1月19日成功轉體，實際轉體重量2.24萬噸，轉體97.3度，轉體長度198米，球鉸轉盤直徑4.2米。
6. 2016年4月18日，中國江蘇揚州跨儀揚河大橋竣工通車。橋梁全長570m，主橋長130m，主橋采用36+58+36m變截面連續箱梁橋，主梁為直腹板單箱三室截面，底面采用二次拋物線線形，橋寬38.1m(左右兩幅)，引橋長440m。
來源：敦樸小兵
展開 預應力混凝土受彎構件設計計算方法
預應力混凝土受彎構件設計計算需要特別考慮的問題之一是構件在受力全過程中經歷不同的受力階段，根據預應力混凝土結構或構件采用的施工方法以及預應力鋼筋布置，確定設計狀況及相應的極限狀態后進行設計計算，以反映結構或構件的實際受力階段和受力狀況，這是至關重要的。
2 持久狀況計算回顧
持久狀況是指在結構使用過程中一定出現且持續期很長的設計狀況，其持續期一般與設計使用年限為同一數量級。對公路橋涵而言，是對應于橋涵使用過程正常情況下的設計狀況。這個階段持續的時間很長，要對橋涵結構所有預定功能進行設計，必須進行結構承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計計算。按持久狀況設計預應力混凝土受彎構件，應計算其使用階段的應力，并不應超過限值。詳見<持久狀況計算>. 此外, 拉壓桿模型是一種混凝土構件D區承載力計算模型，按持久狀況承載能力極限狀態進行配筋計算. 詳見<深受彎構件(3)---拉壓桿計算模型(Strut-and-Tie Model)>.
3 持久狀況承載力計算
(1) 受彎構件的正截面承載力計算: 確定所需要的縱向受力鋼筋(預應力鋼筋和非預應力鋼筋)數量及在正截面上的布置。
(2) 受彎構件的斜截面承載力計算: 確定受彎構件所需要的箍筋數量及布置間距、預應力鋼筋的彎起位置，以及截面尺寸是否符合要求。
(3) 端部錨固區承載力計算: 對后張法預應力混凝土構件主要是錨下局部區和總體區計算，確定錨下間接鋼筋數量及布置;對先張法預應力混凝土構件，主要是預應力鋼筋的錨固長度及傳遞長度計算。
4 持久狀況和短暫狀況的構件應力計算
(1) 持久狀況構件的應力計算: 基于預應力混凝土受彎構件受力的使用階段而進行的設計計算，包括：①受彎構件截面的混凝土法向正應力；②預應力鋼筋的拉應力；③截面的混凝土主應力計算。
展開 橋梁歷史上的今天(10月29日)
施橋運河大橋組成為為(3×25m)后張法預應力砼空心板梁+132m下承式啞鈴型鋼管混凝土系桿拱+(3×20m)先張法預應力混凝土空心板梁。主橋橋墩墩身為矩形截面柱式墩，鉆孔灌注樁群樁基礎。主橋拱軸線采用二次拋物線，矢高25.732m，矢跨比為1/5。
9. 2014年10月30日，中國湖南張家界慈利巖泊渡大橋竣工通車。巖泊渡大橋又叫巖泊渡澧水大橋，橋型布置采用2x30m預應力T梁+（50+2x80+50）m連續箱梁+2x30m預應力T梁，橋面寬12m，下部構造采用柱式墩、樁基礎、埋置式臺。接線工程：主線采用二級公路標準，路基寬12m，路面寬9.0m，設計車速60m；支線采用三級公路標準，路基寬8.5m，路面寬7.0m，設計車速40m。工程總投資3644.9324萬元。
10. 2015年10月30日，中國大連星海灣大橋建成通車。大橋為中國首座海上地錨式懸索跨海大橋，主橋跨徑為180+460+180m，矢高69m，塔高112.3m。車道為上下雙層布置，上下兩層車道均為單行四車道。
11. 2016年10月30日，中國黑龍江濱北線松花江公鐵兩用橋建成通車。大橋為中國高寒地區第一座現代化公鐵兩用橋，也是黑龍江省省內最長的跨江公鐵兩用橋。大橋由2x96m簡支鋼桁梁+(96+2x144+96)m連續鋼桁梁+6x96m簡支鋼桁梁組成，主桁采用帶豎桿的三角形桁架形式，主桁中心距14m，桁高14m，節間距12m。
來源：敦樸小兵
展開 橋梁歷史上的今天(11月8日)
通遼哲里木大橋全長532m，寬25.5m，上部結構為15孔35m后張法部分預應力連續箱梁橋，橋梁分為三聯，每五孔為一聯連續。
9. 2006年11月8日，葡萄牙戈維亞村步行橋(Gouveia Aldeias Footbridge)開通。橋梁為鋼梁橋，跨徑為17.69+30+10.1m，人行道寬1.5m。
10. 2007年11月8日，美國明尼蘇達州馬丁·奧拉夫·薩博橋(Martin Olav Sabo Bridge)開通，為主跨67m的斜拉橋，塔高30m。因國會議員馬丁·奧拉夫·薩博在任職期間為該項目撥出了290萬美元的聯邦資金而命名。2012年2月19日，因為橋梁和地面上的索錨固位置出現疲勞裂縫，橋梁被臨時關閉維修，2012年11月19日重開。
11. 2010年11月8日，中國河南省花果山洛河大橋竣工通車。洛河大橋長486米，按公路二級荷載標準設計，橋面凈寬9米。
12. 2011年11月8日，中國江蘇宿遷大橋建成通車。宿遷大橋長660.6米，主橋跨徑29+63+120m，寬26.5米，橫向四車道，采用獨塔雙索面混凝土斜拉橋設計，塔高82.562米，橋面以上塔高為66米，大橋安裝64根斜拉索。
13. 2011年11月8日，中國廣東佛山南海櫓尾撬大橋正式通車。櫓尾撬大橋又名三山東橋，主橋采用三跨三向預應力砼連續箱梁結構體系，大橋分左右兩幅，左幅跨徑為48.9+90+62m，右幅跨徑為44.9+80+53m。
14. 2012年11月8日，德國柏林舍恩博格的阿爾弗雷德·萊恩橋(Alfred-Lion-Steg)開通。阿爾弗雷德·萊恩橋為沃倫式管桁架梁橋，為自行車和人行橋，跨徑為50+34.21m，橋寬6m。
15. 2012年11月8日，中國江蘇淮安市北京路鹽河大橋建成通車。
展開 
局部承壓(Partial/Local Compression)
局部承壓的例子包括后張法預應力混凝土構件端部錨固區，橋梁墩(態)帽直接支承支座墊板的部分，拱上立柱對拱圈墊梁的作用，支座反力對梁底混凝土的作用等。本章主要內容包括: (1) 局部承壓的破壞形態和破壞機理; (2) 混凝土局部承壓強度提高系數; (3) 局部承壓區的計算. 這個筆記follow著課程進度[4/26/2021至5/2/2021 Week 8], 簡要總結本章的知識點.
a)全截面受壓；b)局部承壓
2 局部承壓的特點
下圖所示的全截面受壓和局部承壓的試驗對比. 在全截面受壓構件破壞試驗中, 棱柱體混凝土試件尺寸為150×150×450mm, 實測的混凝土抗壓強度為16MPa。在局部承壓試件破壞試驗中, 混凝土試件尺寸為450×450×450mm，承壓面積為150×150mm，實測的混凝土局部抗壓強度為60MPa。由這個試驗結果可以看出,局部承壓下的抗壓強度要比全截面受壓的抗壓強度高.
局部承壓試件破壞圖(尺寸單位:mm)
因此, 與全面積受壓相比，混凝土構件局部承壓有以下特點：(1) 構件表面受壓面積小于構件截面積；(2) 局部承壓面積部分的混凝土抗壓強度，比全面積受壓時混凝土抗壓強度高；(3) 在局部承壓區的中部有橫向拉應力sx，這種橫向拉應力可使混凝土產生裂縫。
3 局部承壓的破壞形態和破壞機理
混凝土局部承壓的破壞形態主要與Al/Ab(Al為局部承壓面積, Ab為試件截面面積) 以及Al在表面上的位置有關. 破壞形態有三種: 先開裂后破壞, 一開裂即破壞和局部混凝土下陷.
展開 橋梁歷史上的今天(10月26日)
同一天II橋同時通車，II橋坐落在包河上，橋梁結構為先簡支后連續預應力空心板橋，橋面寬35米，全長360米，橋梁長85米。
12. 2011年10月26日，中國安徽阜陽潁上路泉河大橋建成通車。泉河大橋主梁為單箱三室直腹板變截面預應力混凝土三跨連續梁結構，跨徑布置為56+98+61m，梁高按二次拋物線變化。
13. 2012年10月26日，中國黑龍江牡丹江市西十一跨江橋建成通車。大橋主橋采用兩塔雙索面自錨式懸索橋，跨徑布置為60+140+60米，主橋橋寬39米。主塔采用鋼筋混凝土門式橋塔，塔主體結構高度50米，設2根主纜。主塔基礎、邊墩基礎均采用鉆孔灌注樁，分離式承臺。
14. 2014年10月26日，中國江西九江永修縣修河二橋建成通車。大橋橋長810m，橋寬28米，雙向六車道，項目總投資1.6億元。
15. 2015年10月26日，瑞士蘇黎世萊茲格本鐵路橋(Letzigrabenbrücke)開通。橋梁為預應力砼橋，橋長1156m，有23個橋墩，只有一個軌道。建成時為瑞士最長鐵路橋。
16. 2016年10月26日，中國青海海東循化乙麻目黃河大橋復建工程竣工通車。乙麻目黃河大橋橋梁跨徑組成為11x20m+9x40m+19x20m，上部結構為裝配式后張法預應力混凝土箱梁；下部結構為樁柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎。按二級公路標準設計，設計速度60Km/h，路基寬度12米。橋梁設計載荷公路-I級。
來源：敦樸小兵
展開 卡塔爾環形塔自錨式懸索橋
▲環形主塔的混凝土部分
錨碇塊和橋臺
后張法預應力錨塊，其中邊跨：主纜拉索中的5股錨固與錨碇塊中，2股錨固在橋梁上部結構中；主跨：7根鋼絞線錨固在橋臺處的上部結構中。
除濕系統
所有的鋼結構均采取除濕措施保護以免發生銹蝕；除濕系統包括主梁、主塔和主纜。
施工過程
施工工序可以分為以下幾步：
1、基坑開挖；
2、打樁基樁基承臺施工；
3、下部結構施工；
4、回填及門式起重機安裝；
5、胎架施工及邊跨施工；
6、主塔及主纜安裝；
7、CPI主梁預制；
8、纜索架設。
建造好后效果圖
來源：說橋 (id:shuoshuoqiao )
作者：董佳霖；陳多
橋梁上部結構施工方法技術
F、墊板處的加固鋼筋網尺寸和位置，后張制孔器外徑和位置應符合設計要求，并牢固固定。
（3）后張法預應力空心板梁預制和張力施工工藝
A、首先規劃預制廠地，平整壓實，處理好場地地基，按設計圖紙鋪設板梁底模。
B、由鋼筋班按圖紙下料，制作鋼筋，運到現場，在底板上按設計位置綁扎。
C、模板采用鋼模板整體拼裝，模板側模應支撐牢固，尺寸準確，保證順直，上、下都要用螺栓拉牢，保證不變形，不漏漿。
D、預留孔道的形狀、尺寸要非常準確，對成品的質量有直接的影響。我合同段孔道是曲線形的。采用金屬波紋管，金屬波紋管是一般是用厚0.3~0.6毫米的鍍鋅鋼帶，由制管機制造成。管分為“通用段”和“連接段”。鋼帶的厚度根據管徑而定，波紋管管表有螺紋的凸肋，即增加了管的剛度，又可在接頭處旋入直徑稍大的連接管段，成形后管沿縱向和徑向具有一定的剛度，又有較好的柔度，而且便于排布各種曲線道，故稱為半剛性管。在需要搭接時，搭接管的直徑通常以40毫米的連接管節作為搭接頭，在接縫處纏繞塑料膠帶密封，以免漏漿。“連接段”僅直徑增大3~5毫米。
E、內模采用木模制作或采用定購橡膠蕊模，內充空氣，用定位鋼筋將其固定蕊模安放前要進行充氣檢查，保證不漏氣。
F、板梁砼采用500L以上強制式拌合機現場拌制，小翻斗車運輸，人工輸送入模，澆注砼時應注意澆注順序和厚度，振搗時應避開波紋管和橡膠蕊模，防止因振搗不當而使膠囊上浮、變形。板梁砼澆注后應進行收漿抹面，并在定漿后進行二次抹面、拉毛。
G、穿束前用壓力水沖洗孔道內雜物，觀測孔道有無串孔現象，再用風吹干孔道內水分。孔口錨下墊板不垂直，度數大于1度時，應用墊板墊平。預應力束的搬運，應無損壞、無污物、無銹蝕。
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