预应力混凝土框架施工过程有限元分析.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1 1期 (总 第 2 6 5 期 ) Nu mb e r l 1 i n2 0 1 1 ( T0 t a l No 2 6 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TECHNoL oGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 1 0 4 2 预应力混凝土框架施工过程有限元分析 夏训成 ,彭自强 2 。卢哲安3 ( 1 武汉市建筑设计院,湖北 武汉 4 3 0 0 1 4 ;2 武汉理工大学,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 3 湖北省道路桥梁与结构工程重点实
2、验室,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要: 重载下的工业厂房采用预应力混凝土框架结构, 其张拉方案将直接影响到该工程的施工质量。 通过有限元软件。 进行了在三种张拉方 案下的有限元分析, 讨论了不同方案下结构的变形和内力。 通过分析结果从中选出了最优的 施工方案, 能为类似工程施工提供参考。 关键词: 后张预应力框架 ;张拉;施3 2 ;有限元分析 中图分类号: T U5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 - 0 1 3 2 0 3 Fi nit e el eme n t an al y s i s on c
3、 ons t r uc t i on of p os t -t e ns i one d c onc r e t e f r ame X Xu n c hc n gi , PENG Z i q i a n g 2 , LUZhe a n ( 1 Wu h a n A r c h i t e c t u r a l De s i g n I n s t i tu t e , Wu h a n 4 3 0 0 1 4 , C h i n a ; 2 Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Wu h a n 4 3 0 0 7 0
4、 , C h i n a ; 3 Hu b e i Ke y L a b o r a t o r yo f Ro a d wa yB r i d g e a n d S t r u c t u r e E n g i n e e r i n g , Wu h a n4 3 0 0 7 0 , C h i n a ) Abs t r act: T he p o s t t e ns i o n e d f r a me i s a d o p t e d i n s o me i n d u s t r i a l p l a n t u nd e r h u g e l o a d s, t
5、he t e n s i o n p r o g r a m of whi c h wo u l d d i r e c t l y a f f e c t i t s c o n ar u c t i o n q u a l i t y ,Fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s i s c a r r i e d o u t u n d e r t h r e e t e ns i o n p r o g r am s wi th fin i t e e l e me n t s oft wa r e , a n d t h e s t r u c t
6、 u r a l d e f o r mi o n a n d e nd o g e n e t i c f o r c e i s d i s c u s s e dTh e b e s t c o n r uc t i o n p r o gra m i s s e l e c t e d t h r o u g h a n a l y s i s r e s u l t s , wh i c h c o ul d b e r e f e r e n c e for s i mi l a r c o n - s t r u c t i o n s Kmwor ds : p o s t t
7、e ns i o ne df r a me ; p r e s t r e s s ; c o n s t r u c t i o n; fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s 0 引言 因受力合理, 充分利用了高强材料, 再加上相对于钢结构而 言的经济性, 后张预应力混凝土框架结构在我国的应用已经越来越 广泛, 与之相关的理论计算方法也逐渐完善, 而对于这种结构的计 算大多针对于结构的正常使用阶段和极限状态。 规范规定, 应按具 体清况对制作、 运输及安装等施工阶段进行验算 】。 故在施工时选 择最优方案, 进行施工过程的仿真分析, 为施工提供指导性方
8、案是 十分必要的。 本文就某工业厂房采用了后张有黏结预应力混凝土 框架结构的施工过程进行了有限元分析, 并选出了最优方案。 1 工程背景介绍 安徽巢湖大型火力发电厂, 其采用的工业厂房为重载下的 多层单跨后张有黏结预应力混凝土框架结构, 由于特殊的工艺 要求, 结构设计成强梁弱柱型式, 第 l 、 3 层梁截面尺寸 8 0 0 r i L r n x 2 5 0 0 n l n l , 第 2 层梁尺寸为 8 0 0 mx 3 4 0 0 1 1 3 1 1 1 , 第 4 层梁为 8 0 0 mx l 4 0 0 r f l n l , 第 1 3 层柱为 8 0 0 m x l 8 0 0
9、 m i n , 第 4 层柱为 8 0 0 m 1 4 0 0 m m 。 框架结构共4 层, 其中第 1 层梁和第 2 层梁采用后张有 黏结预应力混凝土结构 , 第 3 层梁、 第 4 层梁和所有的柱采用 钢筋混凝土结构。 跨度为 1 8 m, 混凝土等级为 C 5 0 , 预应力筋采 用 1 8 6 0 级高强低松弛预应力钢绞线, 第 1 层梁采用 2 x 1 3 1 5 2 4 钢绞线, 第 2 层梁采用 4 x 1 9 1 5 2 4 钢绞线 , 其抗拉强度标准值 为 1 8 6 0 MP a , 抗拉强度设计指为厶= 1 3 9 5 MP a 。 索道布置采 用 3 段光滑连接的抛
10、物线。 结构承受很大的恒载和活载 , 活载主 收稿 日期 :2 0 1 1 _ J D 5 _ 2 5 1 3 2- 要集中在第 2层梁上( 煤斗层) 。 煤仓在空仓与满仓时的活载变 化较大, 满载时活载与恒载在第 2 层梁跨中所产生的弯矩比约为 3 : 1 , 故对于该结构而言, 第 2层预应力梁端和跨中是控制部位。 2 施 工方案 预应力混凝土框架在施工过程中, 预应力梁的浇筑和预应 力筋的张拉是其中的两道关键工序, 它将直接影响到工程施工 质量的好坏 , 是决定张拉实际效果与设计值是否吻合或接近的 重要环节, 也对结构的使用和维护产生重大影响。 根据施工顺序的不同 , 通常有“ 逐层浇筑
11、、 逐层张拉” 、 “ 数 层浇筑、 顺向张拉” 和“ 数层浇筑、 逆向张拉” 等三种施工方案踊 。 2 1 方案一 : 逐层浇筑、 逐层张拉 逐层浇筑、 逐层张拉是每浇筑完一层混凝土梁柱, 待混凝 土强度达到设计要求后即进行该层预应力筋的张拉 , 此后按此 模式从下往上逐层进行浇筑张拉。 这种施工方案思路清晰, 在 实际中采用的较多。 其施工方案如图 1 所示。 圈 1 逐层浇筑、 逐层张拉施工示意图 2 2 方案二: 数层浇筑、 顺 向张拉 数层浇筑、 顺向张拉是浇筑 2 层混凝土梁柱, 待混凝土强 度达到设计要求后即进行第一层预应力筋的张拉, 同时浇筑上 层混凝土, 此后按次模式从下往上
12、进行浇筑和张拉。 这种方案在 实际工程中也应用较多, 它能较好地保障施工的连续性。 其施工 方案如图 2 所 示。 图 2 数层浇筑、 顺向张拉施工示意图 2 3 方案三 : 数层浇筑、 逆向张拉 数层浇筑 、 逆向张拉是浇筑 2 3层混凝土梁柱后, 待混凝 土强度达到设计要求后即从上往下进行每一层预应力筋的张 拉。 采用这种施工方案时,因为预应力施加时框架已经承受了 较大的 自重 , 会产生一定的变形或裂缝 , 一般适用于层数较低 的结构。 其施工方案如图 3 所示。 图 3 数层浇筑 、 逆向张拉施工示意图 分析结果证明, “ 逐层浇筑、 逐层张拉” 、 “ 数层浇筑、 顺向张 拉” 方案
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