基于開裂試驗(yàn)的混凝土梁結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用日益廣泛。預(yù)應(yīng)力混凝土梁與普通鋼筋混凝土梁相比，由于事先施加了內(nèi)部應(yīng)力，結(jié)構(gòu)抵抗開裂的能力和承載能力得到了顯著提高。然而，預(yù)應(yīng)力混凝土在役橋梁在使用過(guò)程中有部分是帶裂縫工作的，這些裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的抗彎剛度及承載能力的影響成為橋梁工程技術(shù)人員關(guān)注的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖做了很多這方面的研究，但至今還沒(méi)有建立有效的預(yù)應(yīng)力混凝土在役結(jié)構(gòu)有效預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算公式和較為統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)承載能力退化模型，所以

2、開展這一領(lǐng)域的研究是具有實(shí)際工程價(jià)值的。
　　 本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外關(guān)于預(yù)應(yīng)力損失、在役結(jié)構(gòu)承載能力和抗彎剛度等最新的研究成果，以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)的模型試驗(yàn)研究情況，最終選取我國(guó)公路建設(shè)中常用的30米預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁為原型，考慮各種典型的因素(如：非預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度、非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率、預(yù)應(yīng)力筋的布置形式及張拉控制荷載等)，設(shè)計(jì)并制作了6根代表性的比例縮尺(1:5)預(yù)應(yīng)力混凝土模型梁。結(jié)合模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算分析，系統(tǒng)地研究了預(yù)應(yīng)力混凝土梁

3、從加載至破壞全過(guò)程的受力性能，取得了一系列具有工程意義的研究成果，主要如下：
　　 1、通過(guò)模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁撓度數(shù)據(jù)，得出預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗彎剛度與荷載之間的關(guān)系，并結(jié)合規(guī)范進(jìn)行了比較，著重分析了梁體開裂后的抗彎剛度變化情況，在此基礎(chǔ)上引入了與跨中彎矩相關(guān)的修正系數(shù)，對(duì)規(guī)范抗彎剛度計(jì)算公式進(jìn)行了修正，使得修正后的抗彎剛度更滿足于工程實(shí)際。此外，試驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力混凝土梁的極限承載力及跨中極限撓度與加載方式有關(guān)，本文還對(duì)

4、其特性進(jìn)行了分析。
　　 2、在普通受拉鋼筋屈服前，梁體出現(xiàn)的各條裂縫其寬度變化與荷載滿足線性關(guān)系，且寬度變化與加載次數(shù)無(wú)關(guān)；普通鋼筋屈服至梁體破壞階段，各裂縫的開展比較復(fù)雜，部分裂縫寬度變化與加載次數(shù)有關(guān)，其縫寬與荷載滿足線性或者二階拋物線關(guān)系。本文還給出了主裂縫定義，認(rèn)為寬度較大的裂縫并一定是主裂縫，主裂縫寬度會(huì)隨著加載次數(shù)的增加而變大，該類裂縫是影響橋梁承載能力的重要因素。
　　 3、由有粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土模

5、型梁試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力與施加荷載之間關(guān)系，以及預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力縱向分布特性，在此基礎(chǔ)上，給出了不同結(jié)構(gòu)形式的預(yù)應(yīng)力混凝土梁基于撓度及裂縫特性的有效預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算公式。
　　 4、在原型梁和模型梁之間受力性能合理假定的基礎(chǔ)上，結(jié)合相似變換關(guān)系，得到了實(shí)際在役T梁的極限承載力和相應(yīng)的跨中極限撓度，并得到了原型梁有效預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算公式等，為實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)提供參考，具有重要的工程意義。
　　 5、利用ANSYS大型有限元

6、分析軟件對(duì)有粘結(jié)形式的預(yù)應(yīng)力混凝土模型梁加載至破壞全過(guò)程受力性能進(jìn)行非線性分析，通過(guò)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了所采用的ANSYS數(shù)值模型參數(shù)是合理可行的，計(jì)算精度可以滿足要求，同時(shí)也驗(yàn)證了模型試驗(yàn)所得結(jié)論的正確性。
　　 6、由模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)的梁體荷載－位移關(guān)系曲線，結(jié)合試驗(yàn)梁測(cè)得的極限承載力，建立了不同結(jié)構(gòu)形式基于跨中撓度的結(jié)構(gòu)剩余承載力評(píng)判模型，通過(guò)相似變換關(guān)系推導(dǎo)出我國(guó)公路橋梁建設(shè)中常用的30m預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁的承載能