體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、簡支鋼-混凝土組合梁，充分發(fā)揮了混凝土抗壓強(qiáng)度高和鋼材抗拉強(qiáng)度好的優(yōu)勢；然而，當(dāng)組合梁從簡支向連續(xù)發(fā)展時(shí)，支座負(fù)彎矩區(qū)的混凝土處于受拉而鋼梁處于受壓的不利狀態(tài)。在連續(xù)組合梁的負(fù)彎矩區(qū)的混凝土翼板內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力和配置鋼纖維是改善其抗拉性能不足的有效方法。本文結(jié)合潤揚(yáng)長江大橋南接線丹徒互通大跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力組合梁公路橋開展模型試驗(yàn)研究，主要工作及成果如下。 通過27個(gè)試件的推剪和拉剪實(shí)驗(yàn)，考慮栓釘直徑、混凝土強(qiáng)度及鋼纖維配纖率因素，提出了

2、栓釘抗剪極限承載力計(jì)算公式，建立了考慮混凝土強(qiáng)度因素影響的剛度滑移關(guān)系方程。研究表明：對于C30以上混凝土，混凝土強(qiáng)度等級及其鋼纖維配置對栓釘抗剪承載力的影響可以忽略。影響栓釘剪切滑移剛度的因素是栓釘直徑和混凝土強(qiáng)度。在混凝土中配置鋼纖維不能影響栓釘?shù)亩唐诩羟袆偠?。拉區(qū)混凝土裂縫首先在栓釘位置開展，采用小直徑栓釘密集布置方案，有利于限制裂縫間距，降低混凝土裂縫寬度。 進(jìn)行9根簡支組合梁試驗(yàn)，其中6根負(fù)彎矩靜力試驗(yàn)、1根負(fù)彎矩疲勞

3、試驗(yàn)和2根正彎矩靜力試驗(yàn)中，負(fù)彎矩組合梁試驗(yàn)考慮了預(yù)應(yīng)力度、鋼纖維的配纖率、縱向鋼筋的配筋率及栓釘剪力鍵的連接度等影響因素。試驗(yàn)表明，預(yù)應(yīng)力度的增加顯著提高的組合梁的剛度和開裂荷載。 分析闡述了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力傳遞規(guī)律，給出了考慮栓釘連接件柔性的混凝土初始預(yù)壓應(yīng)力計(jì)算公式，提出了混凝土收縮應(yīng)力的計(jì)算方法，建立包含鋼纖維配纖率影響的翼板混凝土裂縫寬度計(jì)算公式。研究認(rèn)為，影響開裂荷載的主要因素是預(yù)應(yīng)力度?；炷潦湛s引起的組合梁撓曲變形隨跨

4、高比的增大而迅速增加，大跨度組合梁的收縮撓度不容忽視。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力纖維混凝土組合梁具有良好的裂縫疲勞穩(wěn)定性。 完全剪力連接時(shí)，忽略界面滑移的正彎矩極限抗彎承載力塑性計(jì)算法具有足夠的精度。對組合梁剪跨段橫截面剪應(yīng)變實(shí)測表明，彈性階段與換算截面法的計(jì)算結(jié)果十分接近，而與忽略混凝土抗剪的計(jì)算結(jié)果相差很大。負(fù)彎矩區(qū)抗彎剛度在翼板混凝土開裂前按換算截面計(jì)算，在混凝土開裂后，抗彎剛度隨開裂程度而變，變剛度上限為考慮混凝土工作的換算截面剛度，下

5、限為混凝土完全退出工作的鋼梁抗彎剛度，上下限剛度對應(yīng)的荷載分別可取為組合梁計(jì)算開裂荷載和計(jì)算彈性極限抗彎承載力，在區(qū)間內(nèi)的剛度近似按荷載線性插值確定，這種方法尤其適用于具有良好抗裂性和裂縫寬度控制的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁。 對于連續(xù)預(yù)應(yīng)力組合梁考慮界面滑移的附加撓度，建立了彈性條件下，從邊跨開始，依順序逐跨進(jìn)行的理論計(jì)算公式。 運(yùn)用非線性有限元方法，對組合梁界面剪力連接度、鋼梁底板厚度、混凝土板厚度、正彎矩區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋、

6、連續(xù)組合梁的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)等關(guān)鍵影響因素進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算表明，正彎矩段組合梁，剪力滯程度隨荷載的增大而趨于明顯，但剪力滯對組合梁正彎矩承載力的影響可以忽略不計(jì)?；炷烈戆搴穸炔粌H影響組合梁抗彎承載力，而且決定其脆性還是延性破壞，建立了延性與脆性破壞臨界狀態(tài)方程，計(jì)算確定混凝土翼板的最小厚度。在正彎矩區(qū)配置預(yù)應(yīng)力筋不影響其極限抗彎承載力。對于連續(xù)組合梁，混凝土翼板的兩次澆筑施工法和設(shè)置后澆帶施工法產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)基本一致。采用支座強(qiáng)迫位移施