本工程為多功能體育館，其入口處的懸挑大梁KJ1承受的荷載很大。為保證結(jié)構(gòu)的耐久性及剛度，使用過(guò)程中不向短挑梁轉(zhuǎn)移荷載，KJ1的外伸長(zhǎng)梁采用了部分預(yù)應(yīng)力混凝土大梁。

經(jīng)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700mm×2000mm，端部截面尺寸為700mm×900mm。由于KJ1框架梁的○A、○C段的正彎矩較小，預(yù)應(yīng)力筋在該段主要沿梁頂面部置，在○C觸處錨固。該懸挑大梁的混凝土等級(jí)為C40。預(yù)應(yīng)力筋采用1860級(jí)低松弛鋼絞線(xiàn)，張拉端用QM15-6型錨具，固定端用擠壓錨，預(yù)留孔道用金屬波紋管成型。

該大梁處在室內(nèi)低侵蝕環(huán)境，考慮到該懸挑結(jié)構(gòu)以承受恒載為主，預(yù)應(yīng)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。

該懸挑大梁的危險(xiǎn)截面為根部截面，彎矩是主要內(nèi)力。為使該截面的抵抗彎矩最大，預(yù)應(yīng)力筋盡可能靠頂布置。根據(jù)上述原則大梁共采用48根Φj 15預(yù)應(yīng)力筋，分成8束，每束6根。預(yù)應(yīng)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(qū)域，由于彎矩較小，預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋應(yīng)緊貼梁外側(cè)錨固在混凝土內(nèi)(保護(hù)層厚80mm)。

大梁預(yù)應(yīng)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(zhuǎn)成上下束，如圖4-10-l(b)所示。

第1節(jié) 預(yù)應(yīng)力損失

該大梁預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力取σcon =0.75×1860=l395N/m m2，在懸挑梁根部各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失如下： σL1=60N/m m2， σL2=21N/m m2； σL4=35N/m m2， σL5=5lN/m m2，總損失σL=167N/m m2。預(yù)應(yīng)力筋中有效預(yù)應(yīng)力為： σpe=1228N/m m2�？傤A(yù)壓應(yīng)力為8252kN。

第2節(jié) 活載彎矩值

活載包括樓座荷載及屋蓋雪載等荷載，在懸臂根部引起的彎矩為1806kN· m。

第3節(jié) 長(zhǎng)期及短期荷載下抗裂度驗(yàn)算

最大彎矩截面受拉區(qū)最外纖維抗裂度驗(yàn)算結(jié)果如下：長(zhǎng)期荷載與預(yù)應(yīng)力共同作用下的混凝土應(yīng)力為－0.65N/m m2，短期荷載與預(yù)應(yīng)力共同作用下的應(yīng)力為3.18N/m m2，因此在長(zhǎng)期荷載及短期荷載組合下滿(mǎn)足抗裂要求，均滿(mǎn)足該工程的設(shè)計(jì)原則。驗(yàn)算截面取邊柱邊截面。

第4節(jié) 抗彎及抗剪承載力計(jì)算

所需抵抗的設(shè)計(jì)彎矩為13781kN·m，預(yù)應(yīng)力筋抵抗彎矩為12054kN·m，按承載力要求應(yīng)補(bǔ)充的非預(yù)應(yīng)力筋為As=3094m m2。非預(yù)應(yīng)力筋按構(gòu)造要求配置0.3%A=0.003×700×2200=4620m m2。最后配置10Φ25非預(yù)應(yīng)力筋。因剪力不大，抗剪承載力易滿(mǎn)足。

第5節(jié) 懸臂大梁的位移

懸臂大梁梁端位移對(duì)該工程來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)格控制的指標(biāo)。因梁端位移過(guò)大將引起與之相聯(lián)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整，一些構(gòu)件將出現(xiàn)過(guò)大裂縫。采用預(yù)應(yīng)力混凝土，該大梁在外載及預(yù)應(yīng)力共同作用下不開(kāi)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(jì)算應(yīng)采用廣義等效荷載計(jì)算。根據(jù)計(jì)算分析，在荷載作用下梁端位移為26.647mm↓，而預(yù)應(yīng)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(zhǎng)度的1/l000。

第6節(jié) 錨固區(qū)的設(shè)計(jì)

固定端因在大梁內(nèi)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(yù)應(yīng)力筋共用l塊錨板和1根螺旋筋。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(wǎng)片，由圖4-10-1(b)可見(jiàn)外邊錨具中心離梁邊緣為150mm。為加強(qiáng)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(jié)筋拉牢，如圖4-10-1(c)所示，使梁端形成一個(gè)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(xiàn)任何形式的裂縫。這里必須提及的是錨固區(qū)的設(shè)計(jì)首先是錯(cuò)具在梁端的合理分布，而不是加間接鋼筋。

第7節(jié) 腰筋的直徑與間距

腰筋對(duì)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(jí)較高，其腰筋直徑及向距與鋼筋混凝土規(guī)范的規(guī)定應(yīng)有所區(qū)別。KJ1框架大梁設(shè)計(jì)中腰筋的直徑為Ф20，間距為200mm，觀測(cè)表明效果較好。

龍江體育館KJ1框架懸挑大梁預(yù)應(yīng)力筋主要沿梁頂布置，近似為直線(xiàn)配筋，孔道摩擦損失小。由于懸臂端無(wú)法張拉，只能采取一端張拉。該大梁的非預(yù)應(yīng)力筋配筋多，梁的尺寸大，故采用預(yù)應(yīng)力筋先穿入波紋管中的方案。由于預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋扭束。為保證預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際形狀與設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(cuò)進(jìn)行�？紤]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(cè)有樓座次梁與主梁聯(lián)系，預(yù)應(yīng)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(mén)，以免過(guò)大壓力使水泥漿從喇叭管滲出。由于水泥漿中水泥自動(dòng)向低處沉淀，末端的泌水及補(bǔ)漿非常重要。為確保灌漿質(zhì)量，采取分別在灌漿后1h和4h兩次補(bǔ)漿的措施。