预应力钢骨混凝土（PSRC）梁的受弯承载力试验研究.pdf

浙江建 筑 ， 第 2 9卷 ， 第 9期 ， 2 0 1 2年 9月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 2 9，N o 9，S e p 2 0 1 2 预应 力钢 骨混凝土 ( P S R C) 梁 的受弯承载力试验研 究 Ex p er i men t a l St u d y on Be n d i n g Mo me n t Be a r i n g Ca p a c it y o f Pr e S t r e S S e d St e e l Rei n f o r c e d Con c r e t e Be a m 梅蕾， 李志铁 E1 Le i L 1 Zh i t i e ( 嘉善县住房和城乡规划建设 局， 浙江 嘉善 3 1 4 1 0 0) 摘 要： 通 过对 4根 P S R C梁和 2根钢 骨混凝土 ( S R C) 梁的受 弯承载力试验研究 ， 以及 对改变梁截 面参 数和预应力度进 行对 比试验 ， 同时结合 国内两本现行规程 ， 考虑预应力作用 的有效影响 ， 以此来研 究不同构造 的预应力钢骨 混凝土梁 的基本受力 性能 及工作状 况， 并与传统 的钢骨混凝土粱进行 比较 。 关键词 ： 预应力钢骨混凝土( P S R C) ； 受弯承载力 ； 简单叠加法 ； 协同分析法 中图分类号： T U 3 7 5 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 2) 0 90 0 3 1 0 3 1 P S RC结构简介 施 加预 应力 的主 要 目的之 一 是 改善 原 S R C结 构 的抗 裂性 能 ， 目前 P S R C结构 在 国 内外 已有 应 用 ， 但尚未建立完整的理论体 系， 对 P S R C结构 的计算 和分 析是 借 助 于 S R C结 构 和 预应 力 混 凝 土 ( P R C) 结构 的基 本理论 。 P S R C构件不仅需 要考 虑正 常使 用极 限状 态 和 承载 能 力 极 限 状 态 ， 还 应 考 虑 施 加 预 应 力 后 的 初 始预 应 力 状 态 。本 文 主 要 通 过 对 4根 P S R C梁 和 2根 S R C梁 的 受 弯 承 载 力 试 验研 究 ， 以 及 对 改 变 梁截 面 参 数 和 预 应 力 度 进 行 对 比试 验 ， 以 此 来 研究不同构造的预应 力钢骨混凝土梁 的基本受力 性 能 及工 作 状 况 ， 并 与 传 统 的 钢 骨 混 凝 土 梁 进 行 比较 。 2 试 件设计及试 验加载 2 1 试 件 设 计 本 次试 验 共 包 括 6根 简 支 梁 试 件 ( 梁 长 均 为 3 2 0 0 mm， 净跨均为 3 0 0 0 mm) ， 具体构件截 面尺寸 及配筋 见 表 1 、 图 1 。 预应力 筋选 用直 径 5 m m 的低 松 弛消 除应 力 光 面钢丝， 分两束 ， 每束 6根 ， 张拉工艺为一端张拉 ， 有 粘结 。 表 1试 件 构 造 表 收 稿 日期 ： 2 0 1 20 5 2 4 基金项 目： 浙江省住房和城乡建设厅建设新技术 、 新产品研制 和推广项 目( 编号 ： 0 4 0 2 ) 作者简介 ： 梅蕾( 1 9 8 0 一 ) ， 女 ， 湖北宜 昌人 ， 工程师 ， 从事建设工程 质量监督工作 。 3 2 浙 江建筑 2 0 1 2年第 2 9卷 图 1 试验梁截面 详图 2 2试验 加 载方案 本试 验采 用单调 静力 加载方 案 ， 试 验在 5 0 0 t 加 载试 验机 上完 成 。所 有 试件 均 采 用 标 准加 载 垫 板 。 试 验加载 装置 见 图 2 。 l OO 图 2加 载装 置 示 意 图 3试验数据及现象分析 3 1 荷 载一 跨 中挠度 曲线 由试验绘制 的荷载一 跨 中挠度 曲线 ( 见 图 3 ) 可 以 看 出 ： 类似 于普通 钢筋 混凝 土适 筋 梁 的破 坏过 程 ， 可 将试验梁 正截面受弯全过程划分 为三个 阶段 ： 弹性 工作 阶段 ； 带裂缝工作 阶段 ； 屈服破坏 阶段 。 从 图 3还 可 以看 出 ， 在 P - f曲线 上 BC段 P S B 梁 的抗 弯 刚度 大 于 S B梁 ， 若 考 虑 荷 载长 期 作 用 使 带裂缝 S B梁 的抗弯刚度下 降的不利影响 ， 则预应 力 的有利 作 用 更 能 体 现 ； 型 钢 偏 向受 拉 区设 置 时 ， P S R C梁在截 面屈 服 时 和截 面破 坏 时 的 挠度 值 均 明 显减 小 ， 表明 型钢偏 向受 拉 区设 置 对 梁 的受 力 性 能 和 控制变 形更 为有利 。 3 2极 限破 坏 时截 面 受力状 态 表 2描述 了按 “ 协 同分 析方 法 ” 确 定和 实测 的极 限状态时截 面受 力状 态 ， 可 以看 出 ： “ 协 同分 析方 法 ” 确 定 的截 面受力 状 态 与真实 状 态非 常接 近 ， “ 协 同分 析方法 ” 能够 比较准确地描述 整个 受力过程 的发 展 。 图 3荷载一 跨 中挠度 曲线 表 2按协 同分析方法确定的截面极 限状态 3 3 P S RC梁的受 弯承载 力设计 方法评 价 钢骨 混凝 土结 构设 计规 程 ( Y B 9 0 8 2 -9 7 ) 采 用 简单 叠 加 方法 ， 仅 考 虑 S部 分 与 R C部 分 承载 力 的简单叠 加 ， 没 有 考虑 钢 骨 与 混凝 土之 间 的 粘结 效 应 和应力 传递 ( 即钢 骨和混 凝 土之 间的组 合作 用 ) 。 如 加 删 。 千 加 第 9期 梅蕾等 ： 预应力钢骨混凝土( P S R C ) 梁的受弯承载力试验研究 3 3 型钢混 凝 土组 合结 构 技术 规 程 ( J G J l 3 8 2 0 0 1 ) 采用 协 同分 析方法 ， 强调 箍筋 和纵筋 的作 用 ， 可 视为 一个整 体 ， 满 足整 体截 面 的平截 面假定 。 现将各试验梁极 限承载力的实测结果与理论计算 值列表对比， 见表 3 。由表 3中数据可以看出： 简单 叠加方法适用于钢骨沿梁高 对称布置 的 S R C或 P S R C 梁， 计算结果偏于安全， 易造成浪费； 简单叠加方法 应用于 P S R C梁， 比 S R C梁误差更小、 更适用； 协同 分析方法适用 于各种截 面 布置 的 S R C或 P S R C梁 ， 且 其计算结果较试验值普遍偏小， 但误差不大。 表 3 试验梁受弯承载力实测值与理论计算值 ( k N m) 4 结 语 ( 1 ) 简单叠 加法 采 用 了 现 行 钢 骨 混 凝 土结 构 设计规程( Y B 9 0 8 2 9 7 ) 的概念 ，计算简便 ， 适合 手算 ， 应 用于 P S R C梁 的计 算精 度较 S R C梁好 ， 但仅 适用 于 钢骨沿 截 面对称 布置 的情况 。对 于钢 骨非对 称 布置 的情况 ， 计算 结果 过 于保 守 ， 因此 简单 叠加法 的适 用 范 围具 有局 限性 ， 只 可 用 于工 程 的方 案 或初 步设 计 阶段 。 ( 2 ) 基 于平 截 面假 定 的协 同分 析 法 采 用 型钢 混凝土组合 结构技术规 程 ( J G J l 3 8 2 o 0 1 ) 的概 念 ， 计 算假 定合 理 ， 推 导 过程 严 密 ， 与我 国现 行 的规 范衔 接较 好 。适 用 于 各 种钢 骨布 置 形 式 ， 与试 验 结 果 的对 比表 明计 算结 果准 确 ， 但 计算 过程 较为 繁琐 ， 适合 用计 算机计 算 。 ( 3 ) 采用简单叠加法和协 同分析法进行正截面 受弯 承载 力计算 对 S R C或 P S R C结 构均具 有普 遍 的 适用 性 。 ( 上接 第 3 0页 ) 对 住宅 的各别 功能 房 间最 小 面积 的要求 无疑 在公共 租 赁房设 计 中就 显 得 太 “ 奢 侈 ” 了 。见 表 2 。 因此 ， 以家具 布置 的角度 ， 结 合 人 体 活 动 尺度 来 确 定 居室 的开间、 进深尺寸 ， 更有利于提高空间的利用率和使 用 者 的舒 适度 。见 图 2 。 表 2各 功 能房 间 最 小 使 用 面 积 ( 单位 ： m 2 ) 图 2标 准 层 家 具 布 置 平 面 3 3选择 经 济的墙体 材料 以 2 0 0 mm厚 的砌 块 替 代 2 4 0 m m 厚 的常 规 墙 体 材 料 ， 隔 墙 的 墙 体 厚 度 也 由 1 2 0 mm 厚 减 为 1 0 0 m m 厚 。以标准 层 c户 型为 例 ， 如上 调 整后 墙 体 面积 可减少 1 6 7 ， 相应 的套 型 使用 系数 亦 略有 提 高 。另 一方 面 ， 建筑 材 料 的 节省 也 大 大 地节 约 了能 源 ， 控 制 了建筑 造价 。 4 结 语 从 公 共 租赁 房 延伸 至 所 有小 户 型住 宅 ， 小 户 型 住 宅是 一个 比较宽 泛 的概 念 ， 它 不 仅适 用 于保 障性 住 房 ， 同样也 适用 于商 品房 。做好 小户 型住 宅设计 ， 核 心 问题是要 解决 好居 住空 间缩 小与现 代人 居住行 为模式 日益 变化 之 间 的矛 盾 ， 高 效 有序 地 组 织 空 间 关 系将 是小 户型住 宅更 加合 理化 、 人性 化 、 品质化最 行 之有 效 的设 计 手段 。让 “ 小 ” 家有 “ 大 ” 温馨 ， 让安 居 乐业 不再 只是梦 想 。