基于開裂試驗的混凝土梁結構性能研究.pdf

1、隨著預應力技術的發(fā)展，預應力混凝土結構在土木工程中的應用日益廣泛。預應力混凝土梁與普通鋼筋混凝土梁相比，由于事先施加了內部應力，結構抵抗開裂的能力和承載能力得到了顯著提高。然而，預應力混凝土在役橋梁在使用過程中有部分是帶裂縫工作的，這些裂縫對結構的抗彎剛度及承載能力的影響成為橋梁工程技術人員關注的問題。國內外學者雖做了很多這方面的研究，但至今還沒有建立有效的預應力混凝土在役結構有效預應力簡化計算公式和較為統(tǒng)一的結構承載能力退化模型，所以

2、開展這一領域的研究是具有實際工程價值的。
　　 本文結合國內外關于預應力損失、在役結構承載能力和抗彎剛度等最新的研究成果，以及國內外相關的模型試驗研究情況，最終選取我國公路建設中常用的30米預應力混凝土T形梁為原型，考慮各種典型的因素(如：非預應力鋼筋強度、非預應力鋼筋配筋率、預應力筋的布置形式及張拉控制荷載等)，設計并制作了6根代表性的比例縮尺(1:5)預應力混凝土模型梁。結合模型試驗和數(shù)值計算分析，系統(tǒng)地研究了預應力混凝土梁

3、從加載至破壞全過程的受力性能，取得了一系列具有工程意義的研究成果，主要如下：
　　 1、通過模型試驗實測的預應力混凝土梁撓度數(shù)據，得出預應力混凝土梁抗彎剛度與荷載之間的關系，并結合規(guī)范進行了比較，著重分析了梁體開裂后的抗彎剛度變化情況，在此基礎上引入了與跨中彎矩相關的修正系數(shù)，對規(guī)范抗彎剛度計算公式進行了修正，使得修正后的抗彎剛度更滿足于工程實際。此外，試驗結果表明預應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，本文還對

4、其特性進行了分析。
　　 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系，且寬度變化與加載次數(shù)無關；普通鋼筋屈服至梁體破壞階段，各裂縫的開展比較復雜，部分裂縫寬度變化與加載次數(shù)有關，其縫寬與荷載滿足線性或者二階拋物線關系。本文還給出了主裂縫定義，認為寬度較大的裂縫并一定是主裂縫，主裂縫寬度會隨著加載次數(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、由有粘結和無粘結預應力混凝土模

5、型梁試驗數(shù)據，分析了預應力筋應力與施加荷載之間關系，以及預應力筋應力縱向分布特性，在此基礎上，給出了不同結構形式的預應力混凝土梁基于撓度及裂縫特性的有效預應力簡化計算公式。
　　 4、在原型梁和模型梁之間受力性能合理假定的基礎上，結合相似變換關系，得到了實際在役T梁的極限承載力和相應的跨中極限撓度，并得到了原型梁有效預應力簡化計算公式等，為實際橋梁結構運營提供參考，具有重要的工程意義。
　　 5、利用ANSYS大型有限元

6、分析軟件對有粘結形式的預應力混凝土模型梁加載至破壞全過程受力性能進行非線性分析，通過計算結果與試驗結果對比，驗證了所采用的ANSYS數(shù)值模型參數(shù)是合理可行的，計算精度可以滿足要求，同時也驗證了模型試驗所得結論的正確性。
　　 6、由模型試驗實測的梁體荷載－位移關系曲線，結合試驗梁測得的極限承載力，建立了不同結構形式基于跨中撓度的結構剩余承載力評判模型，通過相似變換關系推導出我國公路橋梁建設中常用的30m預應力混凝土T形梁的承載能