折線先張法預應(yīng)力混凝土梁徐變性能研究.pdf

1、精確的徐變預測模式對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計或施工時的預拱度設(shè)置、運營期間橋梁線形的平順度及高速行車的安全性等方面均有較大影響。折線形預應(yīng)力混凝土先張梁兼有傳統(tǒng)直線形先張梁和曲線形后張梁的優(yōu)點，避免了后張梁施工時預留孔道灌漿不密實等質(zhì)量缺陷，有著廣闊的應(yīng)用前景。因此，通過對折線先張法預應(yīng)力混凝土梁的徐變性能進行研究，可準確的預估并控制徐變性能對該類橋梁結(jié)構(gòu)的影響。本文將制作的三片折線先張預應(yīng)力混凝土梁XPB1、XPB2、XPB3和一片拋物線后張預應(yīng)

2、力混凝土梁HPB1分成兩組，分別放置在室內(nèi)近似標準環(huán)境和室外自然環(huán)境中長期加載，四片梁的預應(yīng)力度值均不相同，跨度均為7.5m。實時監(jiān)測了四片梁施工階段的預應(yīng)力損失，定時觀測了試驗梁二次加載后跨中截面的長期變形約600天，完成了如下幾方面研究：
　　 1)對實時測定的三片折線先張預應(yīng)力混凝土梁在施工階段的各項預應(yīng)力損失進行了研究，完善了折線先張預應(yīng)力混凝土梁的預應(yīng)力損失計算方法。指出該類梁預應(yīng)力筋與轉(zhuǎn)向裝置處的摩擦損失σl1可根據(jù)

3、本課題組的研究公式計算確定；施工階段的其他各項預應(yīng)力損失可參照我國《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)中的規(guī)定進行計算。
　　 2)研究了四片試驗梁的徐變應(yīng)變、徐變度、徐變函數(shù)及徐變系數(shù)的時程規(guī)律，指出環(huán)境條件和預應(yīng)力度值對預應(yīng)力梁的徐變性能影響較大，而鋼束線形對徐變性能影響較小。結(jié)合其他學者對徐變系數(shù)的部分影響因素指標的量化成果，對折線先張預應(yīng)力混凝土梁建立了考慮預應(yīng)力度、混凝土加載齡期、構(gòu)

4、件截面尺寸、環(huán)境因素、混凝土強度及持荷時間等因素共同影響的“多系數(shù)法”徐變系數(shù)計算公式；并與ACI209R-92、CEB-FIP MC90及我國“86成果”等模式對試驗梁徐變系數(shù)的計算結(jié)果進行了對比；指出了本文“多系數(shù)法”徐變系數(shù)公式的計算誤差為±10％。該公式可供折線先張預應(yīng)力混凝土梁在進行與徐變性能相關(guān)的設(shè)計或施工時參考。
　　 3)對試驗梁不同時段跨中截面不同高度處的徐變應(yīng)變實測值進行了研究。驗證了“平截面假定”對長期荷載

5、作用下預應(yīng)力混凝土梁的適用性；指出了不同預應(yīng)力度的梁在長期荷載作用下截面中和軸位置的移動變化情況；并建立了全預應(yīng)力梁和部分預應(yīng)力梁的徐變應(yīng)變幾何模型。以徐變曲率參數(shù)為紐帶，運用解析法，推證了預應(yīng)力度對預應(yīng)力梁徐變撓度系數(shù)與徐變系數(shù)間數(shù)值關(guān)系的影響：對全預應(yīng)力梁，徐變撓度系數(shù)大于徐變系數(shù)；對部分預應(yīng)力梁，徐變撓度系數(shù)小于徐變系數(shù)。并采用有限元軟件對三片折線先張預應(yīng)力梁的徐變變形進行了非線性分析，進一步分析了預應(yīng)力度對預應(yīng)力梁徐變系數(shù)與徐變

6、撓度系數(shù)數(shù)值關(guān)系的影響，驗證了試驗結(jié)論。
　　 4)建立了預應(yīng)力混凝土梁徐變撓度系數(shù)與徐變系數(shù)比值k的數(shù)學表達式和徐變撓度計算公式。k值表達式考慮了預應(yīng)力度、預應(yīng)力產(chǎn)生的軸向壓力、預應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩、構(gòu)件換算面積及構(gòu)件截面抗彎模量等因素的共同影響。通過對系數(shù)k值表達式中各種影響因素的敏感性分析，指出了預應(yīng)力度是系數(shù)k的決定性因素，而其他因素的影響較?。徊⑦M一步建立了當梁的預應(yīng)力度值介于0.6～1.3時比值k的表達式和預應(yīng)力混凝土梁

7、的徐變撓度簡化公式。
　　 5)研究了試驗梁長期撓度系數(shù)的時程規(guī)律。指出了環(huán)境因素、荷載因素等對預應(yīng)力梁長期撓度系數(shù)值有一定程度影響，持荷時間是影響長期撓度系數(shù)值的主要因素。以“先天理論”為基礎(chǔ)，對折線先張預應(yīng)力混凝土梁建立了僅考慮持荷時間的“單因素法”長期撓度系數(shù)計算模式，并指出了該類梁長期撓度增大系數(shù)終值ηθ可取為2.15。
　　 6)研究了三片折線先張預應(yīng)力混凝土梁長期撓度系數(shù)和徐變撓度系數(shù)的數(shù)值關(guān)系，建立了考慮收