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1、體育館懸挑預應力大梁的設計與施工南京龍江體育館為多功能體育館，其入口處的懸挑大梁KJ1承受的荷載很大。為保證結構的耐久性及剛度，使用過程中不向短挑梁轉移荷載，KJ1的外伸長梁采用了部分預應力混凝土大梁。經比較分析，從受力的合理性角度及減輕自重方面考慮該大梁的截面為變截面，懸挑梁根部截面尺寸為700mm2000mm，端部截面尺寸為700mm900mm。由于KJ1框架梁的、段的正彎矩較小，預應力筋在該段主要沿梁頂面部置，在觸處錨固。該懸挑大梁的混凝土等級為C40。預應力筋采用1860級低松弛鋼絞線，張拉端用QM15-6型錨具，固定端用擠壓錨，預留孔道用金屬波紋管成型。第1章 結構設計原則該大梁處在2、室內低侵蝕環境，考慮到該懸挑結構以承受恒載為主，預應力筋按下列原則配置：在恒載下截面不退壓；在使用荷載下裂縫寬度小于0.1mm；在常遇地震作用下裂縫寬度小于0.2mm。第2章 預應力筋布置該懸挑大梁的危險截面為根部截面，彎矩是主要內力。為使該截面的抵抗彎矩最大，預應力筋盡可能靠頂布置。根據上述原則大梁共采用48根j 15預應力筋，分成8束，每束6根。預應力筋在懸臂根部截面排成2排，位置如圖4-10-1所示。在懸臂末端區域，由于彎矩較小，預應力筋分別距懸臂端1.5m及1.0m處錨固下排中間及上排中間2束預應力筋，在懸臂端部錨固4束。因KJ14大梁支承在懸挑梁的端部，懸臂端的4束預應力筋應緊貼梁外3、側錨固在混凝土內(保護層厚80mm)。大梁預應力筋走向如圖4-10-1(a)所示。為保證局部承壓的安全，除將梁在柱外加寬到800mm外，還將中間2束空間扭轉成上下束，如圖4-10-l(b)所示。第3章 結構性能分析第1節 預應力損失該大梁預應力筋張拉控制應力取con =0.751860=l395N/m m2，在懸挑梁根部各項預應力損失如下： L1=60N/m m2， L2=21N/m m2； L4=35N/m m2， L5=5lN/m m2，總損失L=167N/m m2。預應力筋中有效預應力為： pe=1228N/m m2。總預壓應力為8252kN。第2節 活載彎矩值活載包括樓座荷載及屋蓋雪載4、等荷載，在懸臂根部引起的彎矩為1806kN m。第3節 長期及短期荷載下抗裂度驗算最大彎矩截面受拉區最外纖維抗裂度驗算結果如下：長期荷載與預應力共同作用下的混凝土應力為0.65N/m m2，短期荷載與預應力共同作用下的應力為3.18N/m m2，因此在長期荷載及短期荷載組合下滿足抗裂要求，均滿足該工程的設計原則。驗算截面取邊柱邊截面。第4節 抗彎及抗剪承載力計算所需抵抗的設計彎矩為13781kNm，預應力筋抵抗彎矩為12054kNm，按承載力要求應補充的非預應力筋為As=3094m m2。非預應力筋按構造要求配置0.3%A=0.0037002200=4620m m2。最后配置1025非預應力筋5、。因剪力不大，抗剪承載力易滿足。第5節 懸臂大梁的位移懸臂大梁梁端位移對該工程來說是一個嚴格控制的指標。因梁端位移過大將引起與之相聯構件的內力調整，一些構件將出現過大裂縫。采用預應力混凝土，該大梁在外載及預應力共同作用下不開裂。故截面剛度取為B=EI。由于大梁為變截面大梁，大梁的變形計算應采用廣義等效荷載計算。根據計算分析，在荷載作用下梁端位移為26.647mm，而預應力作用下梁端位移為19.324mm，最終位移為7.37mm。位移小于懸臂長度的1/l000。第6節 錨固區的設計固定端因在大梁內分散錨固，局部承壓的安全容易保證。采用擠壓錨加墊板及螺旋筋的形式。6根預應力筋共用l塊錨板和1根螺旋6、筋。因墊板四周范圍較大，局部承壓比較富余。張拉端采用鑄鐵喇叭管，原有配套的螺旋筋，但因錨具比較集中，改為網片，由圖4-10-1(b)可見外邊錨具中心離梁邊緣為150mm。為加強梁端局部承壓的承載力，在梁端將外框箍筋直徑加大，間距加密，并用拉結筋拉牢，如圖4-10-1(c)所示，使梁端形成一個整體的錨固塊。張拉完成后觀察表明，張拉端及固定端均未出現任何形式的裂縫。這里必須提及的是錨固區的設計首先是錯具在梁端的合理分布，而不是加間接鋼筋。第7節 腰筋的直徑與間距腰筋對混凝土收縮裂縫的控制及大梁抗扭起有利作用。若梁尺寸較大，混凝土等級較高，其腰筋直徑及向距與鋼筋混凝土規范的規定應有所區別。KJ1框架7、大梁設計中腰筋的直徑為20，間距為200mm，觀測表明效果較好。第4章 預應力施工龍江體育館KJ1框架懸挑大梁預應力筋主要沿梁頂布置，近似為直線配筋，孔道摩擦損失小。由于懸臂端無法張拉，只能采取一端張拉。該大梁的非預應力筋配筋多，梁的尺寸大，故采用預應力筋先穿入波紋管中的方案。由于預應力筋在張拉端及錨固端都需要中間扭束，故大梁的箍筋股距必須方便預應力筋扭束。為保證預應力筋實際形狀與設計形狀相同，減少附加的摩擦損失，鋼筋井架間距取為600mm。為保證張拉前孔道暢通，利用該大梁的傾斜度較大的特點，在混凝土初凝前從梁末端泌水孔中灌水，將澆注中可能滲入的水泥漿沖刷掉。張拉順序是先中間一列，后兩邊交錯進行。考慮到大梁混凝土壓縮的影響，前4束比后4束張拉力高1.5%。由于該大梁截面不屬于薄腹梁，梁側有樓座次梁與主梁聯系，預應力筋張拉全部一次張拉到位。大梁高差近10m，采用特制的止水閥門，以免過大壓力使水泥漿從喇叭管滲出。由于水泥漿中水泥自動向低處沉淀，末端的泌水及補漿非常重要。為確保灌漿質量，采取分別在灌漿后1h和4h兩次補漿的措施。