预应力混凝土梁的变形与施工研究
近年来，我国的混凝土工程建设取得了很大的发展，相关的建设设备也在不断的更新提高，进行预应力混凝土简支梁的施工，对其挠度和刚度要进行具体的控制，这样才能促进工程质量更好的完成。基于此，本文对其挠度和刚度的问题进行了具体分析。
标签：预应力；混凝土；挠度刚度
一、预应力混凝土概述
预应力混凝土结构指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，裂缝的展开，提高结构的刚度。预应力的结构形式比较多样，在大跨度的结构中使用比较频繁，有梁大板框架、转换层结构、无梁平板结构、吊车梁、剪力墙结构、门架结构、大悬挑结构、水池、筒仓等都是其具体的使用形式。在结构中采用预应力混凝土，对普通钢筋混凝土的缺点能有效的克服，这样施工的质量就能得到根本的保障。预应力混凝土具有自身材料轻、抗裂性能好、刚度强等优点，对这些优点进行分析，能够促进预应力混凝土更好的运用和实践：1.对结构自重进行减轻，混凝土和钢材的有效节约。一般来说高强度的材料会被运用在预应力混凝土结构中，这样就能保证构件的截面尺寸能有效的减小，对自身的中量能进行减轻，材料也能有效的节省，这样在一定程度上节约了工程成本，施工企业容易实现经济利益和社会效益的相互统一。尤其是大型结构，有一定的经济意义。2.对构件或结构的性能进行提高。采用预应力混凝土对建筑的构件、结构的性能能明显的提高，相应的抗震能力、耐疲劳性也能明显的提高，对混凝土的开裂现象能有效的防治，对有害介质对钢筋的侵蚀现象能有效的减小，这个建筑结构的使用年限就能明显的增加，相应的建筑结构的抗震能力能有效的提升，建筑的整体结构质量就会上升。3.解决很多技术难题。采用普通的施工方法会出现很多的问题，采用预应力混凝土的施工，对很多技术难题能有效的解决（如应用于大跨度工程、抗渗要求较高的结构、高层建筑的转换层），经过长时间的发展，在工程领域中预应力混凝土有非常广泛的应用，从公路、单层结构、压力水管、多层结构、储罐、路桥梁、铁路轨枕、水塔到高层建筑、水工建筑、机场跑道、高耸结构、地下建筑、海洋结构、核电站压力器中，预应力混凝土都得到了广泛的应用。
二、预应力混凝土梁的变形控制
目前在土木工程建设中，从应用程度、应用领域来讲，预应力混凝土都得到了广泛的运用，其在建设领域的地位是比较高的。而在预应力混凝土中，梁式预应力混凝土结构在其中占的比重比较大，一般来说，其进行梁变形控制的目的与普通混凝土是一样的，通过以下三个方面可以表现出来：1.对其使用功能的具体要求。例如在多层的工业厂房中，采用预应力混凝土梁构件，为了保证相关精密
的仪器测量准确，设备的正常运行，有保证其反拱和挠度不会过大，这样才能保证使用功能的具体实现。2.对出现的非结构构件的损坏能有效的防止。一般来说，施工过程中，预应力混凝土梁反拱或挠度过大，分隔墙等非结构构件就有可能出现装修脱落、开裂等情况，严重的对门窗的正常启闭也会有一定的影响。3.结构外观要求。一般来说，当构建出现变形现象，要将其控制在人们感官能够接受的范围内，如果反拱、挠度过大，就有可能导致人们的心理出現不适的情况，相应的安全感就会缺乏，其外观也会受到影响。因此对挠度要进行准确的计算，这样在对结构进行准确评估的同时，对预应力混凝土梁的设计能更好的进行指导。目前对其计算的过程中，最重要的是对其刚度的计算，尤其是出现开裂问题时的刚度计算。对预应力混凝土梁的挠度进行计算时，可以与普通钢筋混凝土的计算方法相互参照，但对因预应力引起的反拱现象要进行具体的考虑，混凝土梁材质均匀时，根据材料力学的公式，其挠度计算公式为
一般来说，梁的材料、尺寸、截面形状确定时，其截面的EI为一个确定的常数，挠度和弯矩之间是正比例的关系，并且始终保持不变。但由于钢筋混凝土是非弹性、非均质的材料，不断受力弯曲的过程中，其刚度会不断的变化。随着荷载不断的增大，其弯曲刚度会不断的减小，因此进行预应力简支梁跨中挠度的计算时，对沿梁长不同截面的刚度、不同荷载作用下的刚度要综合的进行考虑，然后选择其中的平均刚度，这样各种状况下梁的变形情况就能准确的计算出。
三、预应力混凝土构件挠度和刚度分析
混凝土构件出现开裂现象后，经过大量的科学实验研究，对其挠度的计算具体提出了一些可靠的方法。现例举以下两个代表性方法：
1.直接双线性法。一般来说，随着荷载的不断增加，混凝土截面弯曲刚度会不断的降低，根据预应力混凝土等截面简支梁的荷载-挠度曲线，开裂前后具体的挠度增长的速度就能明显得出，根据经验可知，差距的范围比较大。在实际的计算中，荷载挠度曲线可以近似用两条直线代替，这样能够方便的进行计算，其挠度在相似的双直线终究能被计算出。其挠度计算的一般公式为
目前，我国现行的《混凝土结构设计规范》是在直接双线性法的基础上运行的，采用数学变换的形式，短期刚度表达式就能被应用
2.刚度解析法。对刚度进行解析时，在弯矩的作用下，混凝土梁的纯弯段会出现裂缝，受裂缝的影响，其中和轴的位置会变成波浪形，其截面的实际应变分布与平截面假定不再相符合，根据力学方程、材料的相互关系、截面的变形条件等，截面的平均刚度就能得到
通过回归分析，在试验结果的基础上，我们可以得到最终的平均刚度计算公式
最大刚度值是由M=Mcr时，ψ=0，带入式中得到的
四、预应力混凝土梁的有限元分析
在现行的规范中，主要的计算公式中，构件破坏的极限状态的设计理论和线弹性理论被充分的运用。总体来说，这些理论比较的简单，但是由于没有对几何非线性和材料进行考虑，因此得出的计算结果比较的粗糙，不具备精确性。采用有限元法，对相关的因素能进行有效的考虑，它是专业的数值计算工具。一直以来，在计算机发展的过程中，有限元法一直被用在混凝土的计算中，它通过将物体进行离散分成很多个单元，然后通过具体的边界条件、对材料的特性等进行分析，通过对非线性方程组的求解等得到相关的应力、位移、内力、应变的结果等。
五、预应力施工
进行预应力张拉前应当检查所有设备，检查设备是否符合标定的配套使用。张拉前计算每根钢束的理论伸长值，然后结合图纸采取分段对号，对称穿插张拉箱梁钢束。预应力张拉在箱梁混凝土强度达到设计强度的85%后进行。张拉过程中，测量每根钢束的实际伸长值。本工程的预应力张拉采用“双控”，即控制张拉应力和钢束的伸长量。要求实际张拉的伸长量和理论值与设计要求的的偏差不得超过6%。主线桥纵向预应力钢束分两批张拉：槽型梁施工完成后，张拉第一批（底板）纵向预应力钢束；箱梁全截面施工完成后，张拉第二批（腹板）纵向预应力钢束。
参考文献：
[1]杜斌.既有预应力混凝土桥梁结构可靠度与寿命预测研究[D].西南交通大学，2010.
[2]毛鑫.预制T梁有效预应力静力试验检测评估技术[D].长安大学，2012.
[3]李荣.无粘结预应力混凝土梁动力特性研究[D].内蒙古科技大学，2012.
