申幸志 黎 欢

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 背 景

实际工程中，钢筋混凝土构件存在裂缝控制和高强度材料得不到充分利用的问题，为了控制裂缝而采取多配筋，这是不科学的。为了充分利用材料，实际工程中很多采取了预应力混凝土，即人为的事先给混凝土构件适度的应力，充分利用其较高的抗压能力，而弥补其抗拉能力差和钢筋在发生裂缝时未得到充分利用的遗憾[1～3]。

预应力混凝土结构的三维仿真计算能客观的模拟构件受力后的变形情况，结果直观、精确，并能为实际设计提供计算依据。

2 预应力混凝土梁加载思路

施加预应力后的混凝土梁可以等效地视为承受两种力系：内部预应力和外部荷载。计算时，可以以外加荷载替代钢铰丝的预应力作用，如图1所示，N为预应力。目的是为了使梁事先产生一定的预拱来抵消竖直荷载作用下产生的挠度，减小梁上下两部位的应力，并控制裂缝。

图1 简支预应力梁计算思路简图

3 工程实例

3.1 工程概况

某水电站工程位于湖南省资水干流中游，是以发电为主兼有航运等综合利用的水电站工程。考虑该工程启闭梁净跨达17.5 m，最大轮压达660 kN/个，门机轨道梁拟采用混凝土预应力简支梁。其断面尺寸及预应力钢铰丝布置见图2。

图2 简支梁断面尺寸及预应力钢铰丝布置

图2中N1、N2、N3、N4分别为预应力钢铰丝的预留孔，采用后张法预加应力。

3.2 模型建立

利用Msc.marc软件进行仿真计算。

由图2知，该混凝土构件是轴对称的，剖分网格时，进行适当的控制，使其网格基本呈对称分布。……