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使用荷載下無粘結部分預應力混凝土疊合梁裂縫控制

作者:admin來源:本網 日期:2017-10-30 13:31:43 人氣: 標簽:

  無粘結部分預應力混凝土疊合梁的裂縫控制是部分預應力混凝土結構設計中的一項重要內容,但在現行規范中尚無這方面的計算規定,為了能使無粘結部分預應力混凝土結構得到更廣泛的應用,本文在文試驗的基礎上,對此問題進行了研究。

  試驗情況及試驗梁截面尺寸、材料性能指標詳見文,此處不贅述。試驗采用鐓頭錨具,在鋼絲的兩端進行鐓頭,張拉端錨具有外螺扣,張拉后可用螺栓固定。選用鐓頭錨具是為了盡量減少預應力損失。為防止梁端錨固區混凝土局部壓碎,梁的兩端各放置160mmx150mmX20mm的鋼塑板,并焊以鋼筋腳爪與混凝土緊密結合,在構件端部250mm區段內環繞預應力孔道放置一螺旋箍筋。在綁扎鋼筋骨架時,將與梁等長,外徑為23mm,內徑為18mm的硬質塑料管一并綁扎好,用來放置無粘結筋,并用鋼筋棒作支撐,保證硬質塑料管位置正確,不改變其預應力鋼絲的有效高度。部分試驗梁的裂縫開展及破壞情況如所示。

  試驗梁的裂縫開展及破壞圖三、無粘結部分預應力混凝土疊合梁裂縫計算無粘結部分預應力混凝土疊合梁既包含無粘結部分預應力混凝土梁的受力特點,又包含普通混凝土疊合梁的受力特點,計算其裂縫寬度,首先要建立無粘結部分預應力混凝土梁裂縫寬度的計箅公式,進而提出無粘結部分預應力混凝土疊合梁裂縫寬度的計算方法。

  (一)無粘結部分預應力混凝土梁裂縫寬度計算文對無粘結部分預應力混凝土梁的裂縫寬度計算公式進行了論述,并各有特點,本文擬從與現行規范111銜接上進行推導。

  試驗研究表明,無粘結預應力筋產生的預壓力對推遲裂縫出現起主要作用,但裂縫出現后,由于預戍力筋與混凝土不相粘結,不能對周圍混凝土起粘結約束作用,所以在使用階段允許出現裂縫的無粘結部分預應力混凝土梁中,裂縫的分布及平均間距要取決于有粘結非預應力鋼筋的直徑、配筋率及混凝土保護層厚度等,而與無粘結預應力筋的直徑、配筋率等無明顯關系。若把無粘結部分預應力混凝h梁視為附加無粘結預應力筋的鋼筋混凝i偏心受構件,無粘結預應力構件的合力即為作用于其上的偏心E力,其裂縫寬度可采用與鋼筋混凝土偏心受壓構件相類似的方法進行計算。取形鋼筋取0.7,光面鋼筋取1.0;c為最外層非預應力縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區底邊的距離,c< 20mm時,取t'=20mm;為非預應力縱向受拉鋼筋直徑,采用不同直徑的非預應力縱向受拉鋼筋時,d改用換算直徑4AS/W,As為非預應力鋼筋面積總和,為非預應力鋼筋總周長;1(為以有效受拉混凝i:截面面積計算的非預應力縱向受拉鋼筋的有效配筋率,=AS/Are,混凝土有效受拉截面面積Ate +(6f-6)/if,6為構件截面(或腹板〉的寬度,拉鋼筋應力自全截面消壓時的鋼筋應力至所計算的裂狀態的應力增量;0為裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數,當0<.4時,取0=(K4,當>1.0時,取0=l,/tk為混凝土的抗拉強度標準值為構件受力特征系數這里5為系數,在規范tl中,對受彎和偏心受力構件占。0,對無粘結部分預應力混凝土梁可由試驗數據確定;為裂縫間混凝土伸長對裂縫寬度的影響系數,與配筋率、裂縫間距、受拉鋼筋應力等因素有於,分析表明的變化不大,故對各類構件統20一取=0.85;rs為荷載短期作用下最大裂縫寬度擴大系數,即荷載短期作用下的裂縫寬度與平均裂縫寬度的比值,在規范中,當按保證率為95%考慮時,可取rs= 1.66;r,為荷載長期作用下的最大裂縫寬度擴大系數,即荷載長期作用下最大裂縫寬度與荷載短期作用下最大裂縫寬度的比值,規范處混凝七法向應力為零時的無粘結預應力筋應力;2為內力臂,70,岣為截面的存效高度,內力臂系數7=0,87-0.12(1-yf)U0")2K為等效偏心壓力AU合力點至受拉區無粘結預應力筋與非預應力筋合力作用點的距離;Ap,As,分別為無粘結預應力筋和非預應力鋼筋面積及其至混凝i:受拉底邊的距離。

  為了求得非預應力縱向受拉鋼筋應力增量Affs,需要對無粘結預應力筋受力情況作-定的簡化處理。據文,在正常使用荷載作用下,無粘結筋應力增量與非預應力鋼筋應力增量Aas之間近似呈線性關系。因此,可以采用折減無粘結鋼筋應力的方法,即在兩種鋼筋應力之間引入一個比例換算系數KP=A/Affs.計算分析和試驗表明論證分析,其受力特征系數0與第一階段作用彎矩M,和預制梁正截面極限承載力Miu的比值、預制截面和疊合截面總高度比、非預應力鋼筋配筋率P、預應力筋的有效預應力a等有關。由于有效預應力的增大町使第一階段預壓面積及其應力圖形飽滿程度增大,提高了疊合拉力在疊合后彎矩M2中所占比申:,使P值隨之提高。P隨/6增大而減'〗、,隨iW"Mlu的增大而增大,隨p的增大而減小,在這些因素中以h/A的影響最為顯著。根據文,從偏于安,全方面考慮,取特征系數0=0.45(1-M//0.無粘結部分預應力混凝土疊合梁其影響裂縫寬度因素又與無粘結部分預應力混凝土梁相類似,它們為非預應力受拉鋼筋的直徑、配筋率、混凝土保護層厚度及對應T全截面消壓后裂縫截面非預應力受拉鋼筋的應力增量等。因此其裂縫寬度計算模式4采用無粘結部分預應力混凝土梁的丨卜算模式,而差在于的計算。為與規范W允許出現裂縫的預應力混凝土疊合構件的裂縫寬度公式相銜接,故采)H式(1),(2)的形式,其中:其余參數形式及取值不變。

  裂縫寬度實測值Tmax與計算值認435(的對比表1梁編號采用式(9)計算知,系數S可取為1.1,則構件受力特征系數=11x0.85x1.66x1.5=2.3.把本次所得的無粘結部分預應力混凝土疊合梁的試驗數據代入上述公進行驗證知/比的平均值為0.%5,變異系數為0.307,n=44.結果見表1中編號為PB的梁。

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