折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁錨固和疲勞受力性能研究.pdf

1、折線配筋先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁是一種新型的預(yù)應(yīng)力混凝土梁,近年來在我國公路和鐵路橋梁中已開始應(yīng)用。折線配筋先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁中預(yù)應(yīng)力筋的線形可隨外荷載彎矩的分布變化,能夠用于較大跨度的橋梁,克服了傳統(tǒng)采用直線形布筋的先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁不能適用較大跨度的缺點;此外折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁省去了預(yù)留孔道、穿筋、灌漿等工序,避免了后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁孔道灌漿不實的缺點,鋼絞線能與混凝土有效粘結(jié),因而能夠防止后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁因孔道灌漿不實、預(yù)應(yīng)

2、力筋與混凝土粘結(jié)不好引起的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕、開裂等病害,提高了混凝土橋梁的耐久性;在構(gòu)件數(shù)量較多、工作環(huán)境較差的公路、鐵路橋梁工程中,尤其是在跨海大橋、高寒地區(qū)的橋梁中應(yīng)用具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　 為了在高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用折線配筋先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁,河南省交通部門組織有關(guān)教學(xué)和科研單位進(jìn)行了“折線配筋先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁工程應(yīng)用成套技術(shù)研究”的課題。由于折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁中預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力和混凝土的預(yù)壓應(yīng)力均是

3、通過預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的傳遞而建立的,且預(yù)應(yīng)力梁承受重復(fù)荷載作用,因此鋼絞線的粘結(jié)錨固性能顯得十分重要。此外折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁中鋼絞線在彎起器處發(fā)生彎折,對于鋼絞線彎折的先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁的疲勞受力性能也須進(jìn)一步研究。本文在該課題前期研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開展“折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁錨固和疲勞受力性能研究”,為在高速公路橋梁工程中推廣應(yīng)用折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁,并編制“折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁設(shè)計施工規(guī)程”提供依據(jù)。論文的

4、主要工作有:1.鋼絞線拔出錨固受力性能試驗研究
　　 鋼絞線是由多股細(xì)直徑高強鋼絲扭絞形成的,其外形與帶肋鋼筋或光面鋼筋有明顯不同。通過11組鋼絞線粘結(jié)錨固拔出試件的試驗,分析了鋼絞線在靜力荷載作用下的粘結(jié)滑移特點、錨固強度、錨固破壞形態(tài),以及影響鋼絞線粘結(jié)強度的因素,建立了鋼絞線粘結(jié)強度的計算公式,并驗證了現(xiàn)行規(guī)范中鋼絞線錨固長度的計算或規(guī)定的合理性。
　　 2.鋼絞線疲勞錨固受力性能試驗研究
　　 設(shè)計制作了

5、4根先張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線梁式錨固試件,進(jìn)行了錨固試驗梁在不同上限彎矩和下限彎矩作用下鋼絞線疲勞錨固性能的試驗,以及疲勞后的終靜載試驗;分析了鋼絞線在疲勞荷載作用下以及疲勞后終靜載試驗過程中鋼絞線的應(yīng)力、滑移性能、粘結(jié)強度和疲勞錨固承載力,指出由拔出試驗得到粘結(jié)強度計算公式既能保證鋼絞線在疲勞荷載作用下的錨固承載力又可保證在規(guī)定的拉應(yīng)力下滑移不過大,按橋梁規(guī)范或混凝土規(guī)范計算的鋼絞線預(yù)應(yīng)力傳遞長度可滿足疲勞錨固承載力的要求,規(guī)定的錨固長度有

6、較大的安全儲備,并可控制鋼絞線的滑移,為折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼絞線的錨固設(shè)計提供了依據(jù)。
　　 3.折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁疲勞受力性能試驗研究
　　 設(shè)計制作了2根跨度為7.5m的矩形截面折線形鋼絞線先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁,對施工階段鋼絞線和混凝土的應(yīng)力進(jìn)行了分析,驗證了折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼絞線預(yù)應(yīng)力損失的計算方法;進(jìn)行了試驗梁在不同上限彎矩和下限彎矩作用下的疲勞受力性能試驗和疲勞后的終靜載試驗,分析了折線先張預(yù)應(yīng)力

7、混凝土梁在疲勞荷載作用下以及疲勞后終靜載時鋼絞線和混凝土應(yīng)力(應(yīng)變)的特點,以及疲勞后的受力特點;指出折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁具有良好的疲勞受力性能,得出了混凝土應(yīng)變、鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力幅隨疲勞荷載循環(huán)次數(shù)變化的關(guān)系,為工程應(yīng)用的疲勞性能分析提供了依據(jù)。
　　 4.折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁靜力和疲勞受力性能數(shù)值分析
　　 利用試驗研究得到的混凝土應(yīng)變、鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力幅隨荷載循環(huán)次數(shù)變化的關(guān)系式,基于混凝土構(gòu)件的

8、正截面理論,推導(dǎo)了折線先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁在靜力和疲勞荷載作用下受力性能分析的公式;編制了數(shù)值分析程序?qū)φ劬€先張預(yù)應(yīng)力混凝土梁疲勞受力過程中的鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力、混凝土應(yīng)變,以及疲勞后的受力性能進(jìn)行分析,數(shù)值分析結(jié)果與試驗結(jié)果符合良好,驗證了本文建立的預(yù)應(yīng)力混凝土梁靜力和疲勞受力性能數(shù)值分析方法的可行性。
　　 5.疲勞荷載作用下鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力分析
　　 綜合鋼絞線疲勞錨固受力性能試驗和折線先張預(yù)應(yīng)力混凝

9、土梁疲勞受力性能試中對鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力(應(yīng)變)的量測結(jié)果,對疲勞荷載作用下鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋的最小應(yīng)力、最大應(yīng)力、應(yīng)力幅以及疲勞應(yīng)力比等的變化特點進(jìn)行了進(jìn)一步分析;指出在疲勞荷載作用下鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋的最小應(yīng)力變化很小,而最大應(yīng)力則隨荷載循環(huán)次數(shù)的增加而增大,與循環(huán)次數(shù)的對數(shù)成線性關(guān)系,疲勞應(yīng)力幅隨荷載循環(huán)次數(shù)的增大主要是由最大應(yīng)力的增大引起的;混凝土壓應(yīng)變的增大是使鋼絞線和非預(yù)應(yīng)力筋的最大應(yīng)力隨著循環(huán)次數(shù)增大的重要原因,受拉區(qū)