预应力混凝土梁反拱度试验和分析.pdf

李锋丹等 ： 预应力混凝 土梁反拱度试验和分析 7 1 预应力混凝土梁反拱度试验和分析 李锋丹 ， 吴桐 ， 宋金良， 韩永强 ( 东北林业大学 。 哈尔滨1 5 0 0 4 0) 【 摘要】 预应力混凝土梁由于偏心预加力的存在 ， 梁体将产生向上的挠度 ， 即弹性反拱度。另外， 张拉预 应力束后在徐变作用下梁会继续产生上挠， 即徐变反拱度 。本文以复兴泡大桥为工程背景， 对预制预应力混凝 土箱梁的弹性反拱度和徐变反拱度进行研究。并建立梁体的 MI D A S C i v i l 模型 ， 将实测反拱值与模型模拟值进行 对比分析， 并对徐变系数的计算式进行修正。 【 关键词】 预应力混凝土梁； 弹性反拱度； 徐变反拱度 【 中图分类号】 T U 3 7 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 9 0 0 7 1 0 3 P RES TRES S ED CONCRETE E NGI NEE RI NG BEAM T ES T AND ANALYS I S OF THE ARC L I F e n g d a n， WU T o n g ， S ON G J i n l i a n g ， HAN Y o n g - q i a n g ( N o r t h e a s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y ， Ha r b i n 1 5 0 0 4 0， C h i n a ) Abs t r a c t ： Pr e s t r e s s e d c o n c r e t e b e a m d u e t o s t r e n g t h o f p r e s t r e s s e d e c c e n t r i c e x i s t e n c e，wi l l p r o d u c e a d i f f e r e n t f r o m c o mmo n o f t h e r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m u p d e fl e c t i o n ，t h a t i s e l a s t i c a n t i c a mb e r I n a d d i t i o n，a f t e r p r e s tr e s s i n g the s t r a n d，c o n c r e t e b e am wi l l c o n t i n u e t o p r o d u c e a n u p w a r d d e fl e c t i o n u n d e r the c r e e p，t h a t i s c r e e p o f the a n t i c a mb e r T h i s a r t i c l e t o the F u Xi n g P a o b r i d g e r e g i s t e r e d f o r the e n g i n e e r i n g b a c k g r o u n d， to r e s e a r c h p r e c a s t p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b o x g i r d e r e l a s t i c a n t i c a mb e r a n d c r e e p a nt i c a mbe r And us e MI DAS Ci v i l t o e s t a bl i s h fin i t e e l e me n t mo d e l ，c o mp a r e t h e s tat i s t i c s o f e l a s t i c a n t i - c a mb e r d a ta wi th s i mu l a t e d d a t a，a n d the c a l c u l a t e d v a l ue o f t h i s c r e e p c o e ff i c i e n t o f a c t u a l e ng i n e e r i n g mo d i fi e d c o mpu t i ng t y p e Ke y wo r d s ： p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b e am；e l a s t i c ant i c am b e r ；c r e e p o f the a n t i c a mb e r 预应力混凝土梁与普通混凝土结构相 比具有结构刚度 好、 自重较轻等优点， 而且能提高预制装配化程度_ 2 J 。但在 当前 ， 施工中梁的反拱值往往得不到重视， 这就会出现成桥 后各片梁的反拱值大小不一等现象； 而且也会影 响桥梁结 构的线形美观。针对这一实际情况， 本文对预制预应力混 凝土箱梁的反拱度进行试验和分析。以实际工程为背景， 测量 4 0 m预制箱型梁的弹性反拱值和徐变反拱值； 并借助 MI D A S C i v i l 分析软件建立试验箱梁的有限元模型； 将实测 值与模型模拟结果 、 理论计算结果进行对比分析。 1 工程概 况 箱梁共有 1 2根预应力束， N 2 、 N 3 、 N 4、 N 5 、 N 6预应力束 都采用 4 d 1 5 2 ra m钢绞线 ， Nl 预应力束采用 3 l 5 2 m m钢 绞线。箱梁预应力束布置如图 1 所示。 2 预应力混凝土梁弹性反拱度的试验与分析 应用塞尺进行试验梁弹性反拱值的量测 ， 并按照一定 的时间间隔测量由于徐变而产生的徐变反拱度值。本文应 用其中 l O 片试验箱梁的实测数据， 所有的试验梁在预应力 束张拉以后的 1 0 d 内， 每天三次对梁体挠度值进行测试， 1 0 d 后测量频率调整为每日一次 ， 3 0 d以后则为每 5 d测试一次。 利用有限元软件 M I D A S C i v i l 对 4 0 m预应力箱梁进行 理 图1 复兴泡大桥箱梁预应力束布置图 建模分析， 计算得到的预应力混凝土箱梁的弹性反拱度值 如图2所示， 其与实地测得数据对比分析如图3所示。 图 2 箱梁弹性反拱理论值 ( 单位 mil 1 ) 由图2图 3可以得到： 实测反拱值与理论反拱值接 近 ， 理论值稍微大于平均值， 其原因是在使用 MI D A S C i v i l 7 2 低温建筑技术 2 0 1 2年第 9期 ( 总第 1 7 1期 ) 建模时使用的预应力束与管道间的摩擦系数、 偏差系数小 于实际值； 由图3可以看到： 箱梁跨中断面处的弹性反拱度 值主要在4 6 mm之间， 平均反拱值为4 8 5 5 m m。实测数据 虽具有一定地随机性， 但变化范围较小， 可以作为参考值来 使用。 墨 教 试验箱粱 图3 箱梁弹性反拱对 比分析 3 徐变反拱度的试 验与分析 3 1 徐变系数的理论计算 混凝土材料 的徐 变 程度 ， 通 常可 以采用 混凝 土的徐 变 系数 ( t ， r ) 来表征。目前对混凝土的徐变系数的表征主要 应用以下两种定义方式 ： ( ) ： ( ) 工 J 2 8 ) = 赫 r ) ( 1 ) ( 2 ) 式中， 混凝土材料的标准加载龄期 r ； 对于蒸汽养护混 凝土为 1 3 d ， 而对于潮湿养护混凝土为则为7 d 。 根据式( 1 ) 、 ( 2 ) 可推出： = e o ( t , r )或 = 根据我国混凝土收缩与徐变专题协作组在 1 9 8 6年 1 2 月对混凝土结构的徐变系数计算方法 中得到 ： ( t )= ( t ) o k l k 2 k 3。 k 5 k 6 式中， ( t ) 。 为混凝土材料徐变系数的基本方程； k 。 为 环境相对湿度的影响系数 ； 为构件截面尺寸的影响系数； 为养护方法的影响系数； 为加载龄期的影响系数； 为 粉煤灰取代水泥量的影响系数； k 为混凝土强度等级的影 响系数 。 本试验地区为黑龙江省牡丹江市， 据资料显示， 该地区 在 7 月的平均相对湿度为 7 7 。工程实际中混凝土主梁的 龄期为7 d 。经过计算构件的理论厚度取值为 2 0 0 m m。 根据课题组对影响系数的总结表格及基本方程， 本试 验地区的徐变系数的理论计算表达式为： ( )： ( 3 ) 【 ) 根据 J T G D 6 2 2 0 o 4 7 7 产生的。 根据实测的徐变系数可以对由( 5 ) 式推算 出的徐变系 数计算公式进行修正， 使之与实际测量数据更吻合。修正 后的徐变系数计算公式为： = 每 修正后的徐变系数曲线与各试验梁的徐变系数实测曲 线对 比如图 6所示 ： 、 由图6可以看出， 修正以后的徐变系数发展曲线与试验 唐嘉敏 ： 钢管混凝土柱斜 向平面相贯节点试验分析 钢管混凝土柱斜 向平面相贯节点试验分析 唐嘉敏 ( 华南理工大学建筑设计研究院 。 广州5 1 0 6 4 0 ) 【 摘要】 钢 一 混凝土组合结构逐渐成为了继砖石结构、 混凝土结构和钢结构之后的第四种结构形式。而 钢管混凝土构件之间的连接问题， 即钢管混凝土节点的计算方法与构造措施是其结构设计中的重要问题之一。 钢管混凝土柱斜向相贯节点是一种新型的钢管混凝土节点， 在现有的理论及工程经验中尚无针对该种节点的深 入研究。本文将通过缩尺模型试验， 对钢管混凝土斜向相贯节点的受力性能、 破坏形态以及承载能力等方面进行 研究分析， 为钢管混凝土柱斜向相贯节点在工程中的应用提供实验依据。 【 关键词】 节点； 钢管混凝土柱； 斜向平面相贯； 试验研究 【 中图分类号】 T U 3 7 5 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) o 9 0 0 7 3 一 o 3 由于钢管混凝土具有优异的工作性能， 从发明至今 ， 其 在土木工程中的应用已有百年历史。近十几年， 对钢管混 凝土的研究着重于其动力性能、 采用高强钢材和高强混凝 土的构件的力学 性能、 在长期荷载作用下的力学性 能等 方面。 当前 ， 我国已成为在工程中应用钢管混凝土最多最广 的国家， 而现代钢管混凝土结构技术 自身也在工程实践中 得到 了新 的发展 。 1 节 点试 验设计 ( 1 ) 试件设计。由于试验目的不同， 本期试验试件为 平 面节点 试件 ( 即无考虑节点平 面外角度 ) 。在综合考虑 了 尺寸效应的干扰、 实验室加载能力以及试验设备等因素后。 本期试件的几何缩尺比例取为 1 ： 5 5， 各部分构件均按几何 相似关系缩小。试件编号见表 1 ， 试件具体构造见图 1 。 ( 2 ) 试件制作。试件各部件的用料见表 2 。试件的整 体钢管制作在钢结构加工厂内完成， 测定钢材的强度指标 后， 运至华南理工大学结构试验室进行内部混凝土的浇筑。 经测定 ， 2 0 # 钢材的屈服强度为 2 7 1 2 5 M P a ， 极限强度为 4 4 8 7 5 MP a ， 伸长率为 2 7 5 ， C 6 0混凝土的实测抗压强度 为 5 9 5 MP a 。 ( 3 ) 加载方案。试验在华南理工大学土木工程系结 构实验室进行。由于相贯节点需要在一定角度的两个方向 上分别施加最大值为 1 0 0 0 0 k N的压力， 所以， 一期节点试验 专门设计了钢结构 自平衡加载装置， 节点试件水平放置于 梁体测得的徐变系数曲线的变化趋势更加接近， 尤其是随 着混凝土徐变的发生， 两者发展曲线接近重合。 1 2 妊 1 Il 5 0 8 0 4 0 0 O 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 时间， d 图6 修正后徐变系数 与试验梁徐变系数对比图 4结 语 本文分析了预应力混凝土梁的弹性反拱和徐变反拱。 并将实测弹性反拱值和理论模拟值进行对比分析， 得出4 0 m 跨径箱梁的弹性反拱度值主要在 4 6 m m之间变化 ， 其平均 反拱值为 4 8 5 5 m m。与理论计算值相差较小， 可以作为参 考数据采用。 通过对混凝土箱梁的跟踪测量， 采集了共计9 0 d的徐变 反拱挠度的数据 ， 将由这些数据推算 的徐变系数与公式 ( 3 ) 、 ( 6 ) 规定的徐变系数值进行对比。得出由徐变反拱实 地测量值计算的徐变系数与上述两种规定方法下的徐变系 数值发展趋势一致， 但由于实际工程中所处的时期为雨季， 环境的平均相对湿度较大， 使实际的徐变系数小于理论徐 变系数。并得出了徐变系数的修正计算式 ， 可以为牡丹江 地区7 9月同类桥梁的施工设计提供参考。 参考文献 1 沈毓凡 浅谈后张预应力 混凝土 空心板反拱度偏 大的原因 与 防治 J 建筑与工程， 2 0 0 7 ， ( 2 3 ) ： 4 5 6 4 5 7 2 罗家良 浅谈预应力混凝土连续箱梁后张法施工控制 J 山 西建筑 ， 2 0 o 8 。 3 4 ( 9 )： 1 7 31 7 4 3 毛杰， 林大山 后张预应力小箱梁预制构件预拱度分析 J 中 外公路 ， 2 0 0 3 ， 2 3 ( 5 )： 57 4 混凝土收缩与徐变专题 协作组 混凝 土收缩与徐变 实用 数学 表达式 的试验研究 J 建筑科学 ， 1 9 8 7 ， ( 3 ) 5 J T G D 6 22 0 0 4， 公路 钢筋混凝土及预应力混凝 土桥涵设计规 范 s 收稿 日期 】 2 0 1 20 41 7 作者简介 】 李锋 丹( 1 9 9 1一) 男 ， 山东 菏泽人 ， 研究方 向 ： 道 路与桥梁工程 。