缓黏结预应力混凝土连续梁试验裂缝间距统计分析.pdf

2 0 1 2年 第 2期 (总 第 2 6 8 期 ) N u mb e r 2 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 2 0 4 4 缓黏结预应力混凝土连续梁试验裂缝间距统计分析 付强，周旭，吕冰峰 ( 桂林理工大学 土木与建筑工程学院， 广西 桂林 5 4 1 0 0 4 ) 摘要： 基于缓黏结预应力混凝土两跨连续梁的受弯试验研究， 将 4 根缓黏结预应力混凝土两跨连续梁分为3 0 d 龄期与 9 0 d 龄期两组 进行加载 ， 并与无黏结预应力混凝土连续梁和有黏结预应力混凝土连续梁进行对比。 通过对裂缝间距进行统计分析， 得出结论 ： 不同龄期 缓黏结预应力混凝土连续梁其裂缝间距不仅基本相同呈现正态分布， 而且不同龄期分别表现出与无黏结预应力混凝土构件和有黏结预应 力混凝土构件相同的受力特性。 关键词： 缓黏结；预应力混凝土； 试验研究；裂缝间距 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 1 3 8 0 4 Cr a c k s pa c i n g s t a t i s t i c an al y s i s o f r e t a r d- bonde d pr e s t r e s s ed c on c r e t e c on t i nuo us bea m ex pe r i me nt F UQi a n g ， Z HOUXu ， L OB i n g - f e n g ( C i v i l E n g in e e ri n g C o l l e g e ， Gu i l i n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Gu i l i n 5 4 1 0 0 4 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： On t h e ba s i s o f e x p e ri me n t a l s t u d y o n b e n d i n g t he r e t a r d- b o n d e d p r e s t r e s s e d c o nc r e t e t wo s p a n c o n ti n u o u s b e a m， s e p a r a t e 4 r e t a r d b o n d e dp r e s tr e s s e dc o n c r e t et wo s p a n c o n t i n u o u sb e a m t O 3 0d a y s c u rin ga g e da nd9 0d a y s c u r i n ga g e d ， t wog r o u p sl o a d r e s p e c t i v e l y， t h e n c o n t r a s t e d wi t h u n bo n de d p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o n t i n u o u s b e am a n d bo n de d p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o n t i n u o u s b e a m ， a c c o r d i n g t o a na l y z i ng the c r a c k s p a c i n g， c o n c l us i o nt ha t ： t h e c r a c k s p a c i n go f d i ffe r e n t a g e s r e t a r d - b o n d e dp r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o n t i n u o u sb e am s h o wno r ma l d i s t r i b u t i o n， and a l s o s h o w t h e s a me f o r c e c h a r a c t e r i s t i c s wi t h u n b o n d e d p r e s tre s s e d c o n c r e t e me mb e r s and b o n d e d p r e s tre s s e d c o n c r e t e me mbe r s i n d i ffe r e nt a g e s Key wor ds ： r e t a r d - b o nd e d； p r e s t r e s s e d c o n c r e t e ； e x pe rime n t a l ； s tud i e s ； c r a c k s pa c i n g 0 引言 目前 ， 国内外绝大部分构件的裂缝试验都是针对简支普通 钢筋混凝土或预应力构件而进行的， 对超静定构件的裂缝试验 还很少， 针对缓黏结预应力混凝土连续梁的裂缝试验更是少见。 那么 ， 现行的 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( 混凝土结构设计规范 是否适 用于缓黏结预应力混凝土连续梁? 这是值得研究的问题。 为此 ， 本文依托广西重点实验室基金项目( 桂科能 0 7 1 0 9 0 0 5 -1 6 ) 以 及桂林市科学研究与技术开发项 目( 2 0 0 8 0 6 1 7 ) ， 对缓黏结预应 力混凝土连续梁开裂后的裂缝间距等数据进行了较详细的统 计分析 ， 旨在为在实际工程中设计预应力混凝土连续梁( 尤其 是缓黏结预应力混凝土连续梁) 时提供参考依据 ， 同时也丰富 了预应力连续梁( 尤其是缓黏结预应力混凝土连续梁) 试验研 究成果。 1 试验 简介 本试验是在桂林理工大学建筑工程检测与试验重点实验 室内完成的。 试验设计有 6根两跨连续梁， 其中4根缓黏结预应 力混凝土连续梁， 1 根后张有黏结预应力混凝土连续梁， 1 根无 黏结预应力混凝土连续梁。 根据试验方案， 6根梁分为两组， 第 一 组包括 2根缓黏结预应力试件( 代号为 I -I N1 1 、 H N1 - 2 ) 、 1 根 无黏结预应力试件( 代号为 WN) ， 该组 3根试件在 3 0 d左右张 拉完成后便进行加载， 此时缓凝剂还在缓凝期内， 缓凝剂处于 流塑状态； 第二组包括 2 根缓黏结预应力试件( 代号为 H N2 1 、 H N2 2 ) 、 1 根有黏结预应力试件( 代号为 Y N) ， 该组 3根构件均 在 3 0 d左右张拉完毕直到 3个月时才进行加载试验 ， 此时缓凝 剂还处在缓凝期外 ， 缓凝剂理论上应该结硬， 缓黏结筋与混凝 土建立了良好的黏结。 试验中每根试件长 6 2 0 0 mn l ， 每跨跨度为 3 0 0 0 mm， 断面尺寸为 1 5 0 mmx 2 5 0 m m； 试件荷载作用点为每 跨梁的三分点位置 ， 即每跨梁有两个集中荷载作用点， 整个两 跨连续梁有四个集中荷载作用点 ； 在支座至集中荷载区段， 为防 止截面发生斜截面剪切破坏 ， 保证斜截面有足够强度， 故配有 足够的箍筋 ， 箍筋间距为 1 0 0mm， 而在跨中两集中荷载区段 ， 箍筋间距为 1 5 0 f i l m。 由于是连续梁， 内支座处承受负弯矩， 且根 据荷载作用形式及位置等， 试验试件中的预应力筋线型均为 5 折 点的折线型。 具体如表 1 ， 图 1 、 2所示。 本试验加载点为每跨梁的三分点位置， 每跨梁有两个集中 荷载作用点 ， 即两跨连续梁有 4 个集中荷载作用点， 每跨梁的 两个集中荷载由一根分配梁分配， 具体如图 3 。 根据试验设计 ， 试件已分为两组 ， 第一组试件加载时间安 排在浇筑完混凝土 1 个月时， 即张拉完预应力筋便加载 ； 第二 组试件加载时间安排在浇筑完混凝土 3个月时， 即等到缓凝材 料最终硬化时。 加载过程分为预加载和正式加载两部分， 而正式 加载部分又分为消压荷载、 开裂荷载、 极限荷载三阶段。 收稿 日期 ：2 0 1 l 一 0 8 _ J0 5 基金项目： 广西重点实验室基金桂科( 0 7 1 0 9 0 0 5 1 6 ) ； 桂林市科学研究与技术开发项目( 2 0 0 8 0 6 1 7 ) 1 3 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 预应力混凝土试件设计表 l 1 ， ： 、 ， 厂_ 2 厂0 D 1 厂 1 G A ) 1 l - _ _l _ _ l _ _ _ _ l _ _ _ _ I - _ I_ _ 嵋-_ 0 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I l I I _ I I _ I I I I I I I I -I I - J B C E L _ o 0 6 I I 2 1 0 O 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 l 0 0 0 1 0 O I l 0 O 6 C ,0 0 1 O 0 图 1 梁配筋图( 单位 ： mm) 图 2梁断面 图( 单位 ： mm) 一一一 22 图 3 连续梁加载 示意 图( 单位 ： mm) 2 裂缝间距计算公式 我国裂缝理论计算采用的是结合黏结一 滑动理论和无滑动 理论的一般裂缝计算理论， 综合考虑了混凝土保护层厚度和钢 筋有效约束区两个主要因素对裂缝宽度的影响。 无黏结预应力 混凝土梁的平均裂缝间距的计算和有黏结部分预应力混凝土 梁的计算公式形式相同， 主要区别在于无黏结预应力混凝土梁 平均裂缝间距公式 中 取值只针对受拉区纵向非预应力钢筋 而言。 根据 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 0 2 混凝土结构设计规范 ， 裂缝平均 间距计算方法和公式如下【 1 ： f f 1 9 c + 0 0 8 1 ( 1 ) pk 式中： 对轴心受拉构件， 取 1 1 ； 对其他受力构件， 卢均取 为 1 0 ； C 混凝土保护层厚度； 受拉区纵向钢筋的等效直径， d ； 二 n ni 口i d i 受拉区第 i 种纵向钢筋的公称直径 ； n i 受拉区第 i 种纵向钢筋的根数； 受拉区第 i 种纵向钢筋的相对黏结特性系数， 非预 应力光圆钢筋 口 7 ， 钢绞线 v F O 5 ； 】 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m P 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋 配筋率； 在最大裂缝宽度计算中， 当p 0 0 1 时， 取 p 0 0 1 。 3 裂缝分布及统计分析 试验过程中， 当加载值到达正常使用荷载时， 裂缝间距已趋 于稳定， 此时对预应力连续梁试件的裂缝间距进行采集记录， 并 用红色彩笔描绘出裂缝形态， 具体情况如图4 ， 并进行统计分析。 表2 裂缝平均间距计算结果 固 定端 99 9 、 粤 固 9 张 拉 端 上 工 张 拉 端 9 - 、 。 固 定端 工 工 r a ) WN 连续梁裂缝分布图 固 定 端 9 ) P ； ( 。 罗 张 拉 端 工 上 张 拉 端 o 7 。 鸯 囝 if 固 固 定 端 ( b ) H N1 1 连续梁裂缝分布图 张 拉 端 国 回 ) 。 、) 穗固 定 端 工 工 ( c ) H N1 2 连续梁裂缝分布图 固 定 端 p p 。 西 。 ， 0 张 拉 端 工 工 张 拉 端 P P 产 国固 固 定 端 工 工 f a ) Y N 续 梁裂缝 分布 图 固 定 端 P 9 审 p 张 拉 端 工 工 张 拉 端 囝 ) P o 气 I 、 回 固 定 端 工 工 ( e ) mq 2 1 连续粱裂缝分布图 固 定 端 固 J 。 固 I j 。 。 ， 9 8 )， 。 张 拉 端 工 工 张 拉 端 j p 9 【 _固 ( ；? l国 固 定 端 f f H N2 2 连续梁裂缝分布图 图 4 裂缝形态分布图 将试验过程中收集到的预应力连续梁最大裂缝间距、 最小 裂缝间距以及裂缝间距平均值列于表 3 ， 并用上述公式计算出的 结果与实测平均间距进行比较分析。 从表 3 数据对比中可以看出， 第一组试件、 第二组试件裂 缝间距实测值与计算值的比值的 如 2 平均值分别为 0 7 6 、 0 7 3 2 ， 说明用规范公式能较好的反映裂缝间距规律， 同时也说 明用公式来计算缓黏结预应力混凝土构件也是适用的。 而表中 第一组试件、 第二组试件的 值的平均值分别为 5 0 6 、 5 4 2 ， 说明裂缝间距较为离散。 】 4 0 出现裂缝 间距较离散的原因很多 ， 归纳进来主要有以下 方面【 ： ( 1 ) 混凝土材料本身是不均匀的。 浇筑、 养护质量等也是随 机因素， 因此构件各个部位混凝土强度以及混凝土对钢筋的握 裹力也是不均匀的。 最先出现裂缝的位置通常为弯矩最大的中 支座截面附近混凝土强度最低的位置 ， 跨中最先出现裂缝的位 置通常为距边支座 1 0 m处。 随着钢筋的应力重分布， 在裂缝间 距较大的区域内就会有混凝土承受应力大于混凝土抗拉强度 ， 即会出现新裂缝 ， 就有可能会造成局部破坏。 从试验观测来看 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 3 正常使用荷载 时构件的实测裂缝间距( 跨中 ) 试件编号 t e ,m m m 一 m m m m f 一 m m ， ， l ,m 注： t 硼 表示实测的裂缝平均间距； 表示最大裂缝间距； 表 示最小裂缝间距； z 表示理论计算出的裂缝平均间距。 这时通常会出现一个比较小的裂缝间距。 这种随机影响了裂缝 间距的平均分布。 ( 2 ) 影响受弯构件裂缝间距的因索还有很多。 影响因素的 多样性、 随机性使裂缝间距的分布有很大的离散性。 因此， 更为 合理的方法应该是对量测数据进行统计分析， 根据裂缝间距的 频率分布， 分析裂缝间距的一般规律。 试验数据统计中， 由于第一组HN1 1 、 H N1 2 、 WN试件受力 性能基本相同， 因此， 把第一组试件所有裂缝间距数据作为一 组统计分析， 同理， 也把第二组试件所有裂缝间距数据作为一 组进行统计分析， 统计结果分别用直方图及数据拟合曲线表示。 2 5 2 0 1 5 10 5 0 -5 l mm 图 5 第一组试件裂缝间距统计 分析 数据统计分析中， 直方图是将某期间所收集的计量值数据 经分组整理成次数统计表， 并使用柱形予以图形化的图表， 用以 掌握这些数据所代表的情报。 正态分布是在统计中使用最频繁 3 0 25 2O 1 5 1 O 5 、 一 参考文献 ： 1 1 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范 s 】 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 2 2 】2 陈育文 无黏结部分预应力混凝土结构的试验研究【 D 】 湖南： 湖南大 学， 2 0 0 8 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 付强( 1 9 6 3 一 ) ， 女， 副教授， 研究方向： 结构工程及加固。 广西桂林市建干路 1 2 号 桂林理工大学土建学院 8 4 2 号 信箱( 5 4 1 0 0 4 ) 07 7 3 5 8 9 6 3 7 2 重 曩 耋 I 圜 _- - IT 3 6 亿欧 元收 购 德国 普茨 迈斯 特 2 0 1 2年 1月 3 0日， 三一重工发布公告 ， 公司控股子公司三一德国有限公司联合中信产业投资基金( 香港) 顾问有限公司( 以下 简称“ 中信产业基金” ) ， 于2 0 1 2 年 1 月 2 0日与德国普茨迈斯特公司签署了 转让及购买协议 。 根据协议 ， 三一重工将联合中信产业基金， 以现金对价 3 6亿欧元( 折合人民币 2 6 5 4亿元) 共同收购普茨迈斯特 1 0 0 股权。 其 中三一重工出资 9 0 ， 中信产业基金出资 1 0 。此次交易仍需获得相关部门审批并满足一定成交条件， 预计在 2 0 1 2年第一季度完 成。 美银美林在本次交易中担任三一重工独家财务顾问， 谢尔曼 思特灵和竞天公诚律师事务所担任三一重工法律顾问， 摩根斯坦 利担任普茨迈斯特独家财务顾问。 次 日， 三一重工在长沙举行了“ 三一重工 中信产业基金收购德国普茨迈斯特” 的新闻发布会， 解密并购细节。三一重工董事长 梁稳根表示： “ 此次收购完成后， 三一将和普茨迈斯特共同创造一个新的全球混凝土机械行业的领导者。” 有着“ 大象” 之称的德国企业普茨迈斯特成立于 1 9 5 8年， 是中国以外的全球混凝土机械制造行业第一品牌， 在除中国以外的全 球市场中处于绝对领先地位。目前， 该公司共有 3 0 0 0多名员工， 去年实现销售收入约 5 7 亿欧元。 三一重工作为中国混凝土机械行业的龙头， 一直立志成为一家世界级的优秀企业。双方在业务和地域上有着高度的互补性， 在 愿景与文化价值上有着共同的切合点。 分析认为， 合作成功后 ， 三一重工将在产品技术和质量上得到显著提升， 并可以利用普茨迈斯特已有的全球销售网络迅速完成 国际化布局， 这对三一的国际化发展， 全球竞争力的提升具有非常重要的战略意义。 普茨迈斯特则能充分利用三一重工雄厚的资金 支持继续保持其技术和品牌的领先优势。并购的完成， 符合了双方的共同战略和产业目标 ： 创造全球混凝土机械行业的领导者。 普茨迈斯特创始人 K a r l S c h l e c h t 认为： “ 这是一个中德两国间的示范性交易。” 另据介绍， 毗邻德国斯图加特的普茨迈斯特运营总部， 将成为三一海外混凝土机械的新总部。 普茨迈斯特将拥有自己的管理团 队， 保持高度独立的 日 常管理及运营， 继续关注高端品牌的打造。 No r b e r t S c h e u c h在三一重工内将保持 目前的普茨迈斯特首席执行官的职位， 并成为三一重工执行董事。此次交易的全部收益 将被捐赠至 K a r l S c h l e c h t 基金会( K a r l S c h l e c h t Ge me i n n ii t z i g e S t i f h ,mg ) 。 】 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m