预应力钢_混凝土组合箱梁抗弯试验研究.pdf
《预应力钢_混凝土组合箱梁抗弯试验研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《预应力钢_混凝土组合箱梁抗弯试验研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 43 卷 第 6 期 2013 年 3 月下 建筑结构 Building Structure Vol 43 No 6 Mar 2013 预应力钢-混凝土组合箱梁抗弯试验研究 * 胡少伟, 胡汉林 ( 南京水利科学研究院材料结构研究所,南京 210024) 摘要为掌握预应力钢-混凝土组合箱梁在正弯矩作用下的受力性能, 对 10 根组合箱梁进行了静载试验。对预 应力组合梁受弯时的变形、 截面应变情况、 裂缝分布、 破坏形态做了详细的描述。探讨了不同初始预应力大小、 布 筋形式、 加载方式对预应力组合梁抗弯性能的影响。试验现象和数据表明: 预应力组合梁与普通组合梁相比具有 多方面的优势, 不同布
2、筋形式的组合梁受力性能有差别, 利用预应力技术能够较好地提高既有组合梁的抗弯性能。 关键词预应力组合箱梁;抗弯性能;试验研究;布筋形式;预应力加固 中图分类号: TU398 + 9文献标识码: A文章编号: 1002- 848X( 2013) 06- 0058- 06 Experimental study on flexural behaviors of prestressed steel- concrete composite box beams Hu Shaowei,Hu Hanlin ( Department of Materials and Structural Engineering
3、,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210024,China) Abstract: In order to know the mechanical behavior of the prestressed steel-concrete composite box beams under positive moments,ten specimens had been tested under static loads The experimental results of prestressed composite beams, includ
4、ing deformation,section strain,cracking distribution,failure mode were analyzed in details The influence of prestress degree,distribution forms of prestressed tendons and loading mode on flexural behaviors of prestressed composite beam had been discussed Experimental phenomena and data indicate that
5、 the prestressed composite beams have more adventages than the normal composite beams,and the prestress technology can be used to improve the flexural performance of the existing composite beams Keywords:prestressed composite box beam;flexural performance;experimental study;distribution form;prestre
6、ss reinforcement * 江苏省自然科学基金项目( BK2007010) , 中央级公益性科研院所 重大项目( Y40705) 。 作者简介: 胡少伟, 教授, 博导, Email: hushaowei nhri cn。 0引言 预应力钢-混凝土组合梁根据受力特点可以分 为预应力简支组合梁和预应力连续组合梁。预应力 简支组合梁主要承受正弯矩作用, 因此主要在钢梁 底部受拉区布置预应力筋对其施加预应力, 预应力 布筋形式可以分为直线型和折线型, 直线型布筋又 有有转向块和无转向块两种形式。而对于预应力连 续组合梁, 需要根据梁的受力特征来确定预应力筋 的布置位置 1- 4。 预应力箱
7、形截面组合梁具有抗弯刚度和抗扭刚 度大、 整体性能好、 稳定性高等优点。国内外对预应 力组 合 梁 抗 弯 性 能 的 研 究 大 多 以 型 钢 截 面 为 主 5- 9, 因此有必要对箱形截面的预应力组合梁进 行试验研究。 1试验情况 设计了 10 根承受正弯矩的钢-混凝土组合箱 梁, 6 根为预应力组合梁( PCB) , 3 根为模拟预应力 技术加固组合梁( SCB) , 1 根为普通组合梁( CB) , 其中 9 根梁长为 4. 0m 的组合梁采用两点对称加 载, 1 根梁长为 2. 0m 的组合梁( PCB- 24) 采用集中 加载 ( 未 考 虑 高 跨 比 的 要 求 ) 。 钢
8、 梁 采 用 中 板 ( Q235B) 焊接组合, 托板和底板采用 10mm 中板, 腹 板采用 8mm 中板。混凝土设计强度等级为 C60, 翼 板内纵筋采用 1010, 上下均匀布置, 箍筋采用 8 200。栓钉连接件尺寸规格为 16 100, 材料为 ML15 的栓钉, 按照塑性方法设计 10, 试件均采用完 全剪力连接, 经计算栓钉间隔 140mm 沿纵向双排均 匀布置。预应力筋为 7 根直径为 5 6mm 的高强度 钢丝捻制的 1 860MPa 级 j15 24 钢绞线。 预应力钢-混 凝土组合梁试件截面构造见图 1, 混凝土材料的材性试验结果见表 1。预应力组 合梁试验情况对比参数
9、见表 2。应变片、 位移计及 导杆引伸仪的布置如图 2 所示。加载装置如图 3 所示。 钢梁上翼缘尺寸为 80mm 10mm, 腹板 150mm 8mm, 下翼缘 240mm 10mm, 混凝土翼板 800mm 130mm, 纵筋上下两层布置 10 187. 5, 箍筋 8 200, 混 凝 土保 护 层厚 度 为 20mm, 栓 钉 布 置 为 216 140。 第 43 卷 第 6 期胡少伟, 等 预应力钢-混凝土组合箱梁抗弯试验研究 图 1试件截面构造详图 混凝土材性试验结果 /MPa表 1 试件 编号 立方体抗压 强度 fcu, 150 抗拉强度 ftk 抗压弹性模量 Ec/( 103
10、) 抗拉弹性模量 Et/( 103) PCB- 1554. 703. 7335. 9643. 80 CB- 1660. 533. 7335. 0143. 80 PCB- 1755. 853. 7336. 5143. 80 SCB- 1857. 693. 7335. 8243. 80 PCB- 1962. 404. 7348. 0250. 97 PCB- 2063. 864. 7346. 7150. 97 SCB- 2163. 864. 7346. 7150. 97 SCB- 2265. 674. 7347. 4650. 97 PCB- 2362. 163. 7336. 1043. 80 PCB
11、- 2465. 674. 7347. 4650. 97 注: 钢板、 钢筋材料特性由厂家给定, 混凝土强度根据浇筑试块 试验所得。 预应力组合梁试验对比参数表 2 试验梁号布筋形式 预应力 筋数量 有效预 应力 /kN 偏心距 /mm 对比参数 PCB- 15直线型无限位块2204. 60156. 8 CB- 16无预应力 PCB- 17直线型无限位块2230. 73156. 8 SCB- 18直线型无限位块2232. 03156. 8 PCB- 19折线型2191. 65236. 8 PCB- 20折线型4183. 40236. 8 SCB- 21折线型2199. 88236. 8 SCB-
12、 22折线型2242. 45236. 8 PCB- 23直线型有限位块2198. 07236. 8 PCB- 24折线型2191. 43236. 8 有效 预 应 力 大 小 对加 固 效 果 的 影 响 预应力筋根数、 有 效预 应 力 大 小 对 加固效果的影响 偏心距及限位块 加载方式 图 2应变片、 位移计及导杆引伸仪布置 /cm 2试验现象及结果 2. 1 试验现象及破坏过程 PCB- 15 梁在加载初期阶段, 组合梁钢梁、 混凝 图 3加载装置及加载示意 土、 预应力筋的应变及跨中挠度处于线性增长阶段, 钢梁与混凝土的粘结效果未破坏, 交界面未产生滑 移, 表现出良好的弹性性能。加
13、载至 91. 1kN 时, 交 界面出现 0. 1mm 的滑移, 随着荷载的增加, 滑移量 逐渐变大, 混凝土与钢梁的自然粘结破坏, 栓钉开始 承受交界面剪力。当荷载增加至 238. 6kN 时, 即纯 弯段弯矩为 148. 75kNm 时, 纯弯段及加载点处混 凝土板底出现可见裂缝, 裂缝长度约为 20cm, 裂缝 宽度较小。荷载增加至 254. 76kN 时, 弯剪段的混 凝土板底也出现裂缝。荷载增加至 395. 57kN 时, 即纯弯段弯矩为 247. 23kNm 时, 钢梁底板屈服。 钢梁屈服后, 钢梁应变出现非线性增长, 裂缝数量增 多, 原 有 裂 缝 变 长、变 宽,弯 剪 段
14、滑 移 量 达 到 0. 3mm。加载至 591. 94kN 时, 钢梁腹板大部分已经 屈服, 挠度及滑移增长较快, 混凝土板底裂缝宽度最 大达到 0. 7 mm, 板顶加载点至支座产生沿梁长的纵 向裂缝。最后达到极限荷载 628. 8kN 时, 结构进入 大变形阶段, 加载点处混凝土压碎, 导致结构不能继 续承压, 停止加载。此时混凝土部分应变片破坏, 板 顶纯弯段混凝土应变达到 2 654, 钢梁底部应变 达到 7 122。 其他纯弯试验梁的加载破坏形态与 PCB- 15 类 似。PCB- 19, PCB- 20 为折线型布筋的预应力组合 梁, 预应力筋通过转向块和锚具向组合梁传递预应 力
15、。由于转向块的存在使得预应力筋变形较大, 加 载时, 常常出现预应力筋在转向块处由于变形产生 摩擦的声音。SCB- 18, SCB- 21, SCB- 22 为预应力加 固组合梁, 在加固前组合梁的受力性能与 CB- 16 相 似。加固后, 相同荷载下梁的变形较加固前减小。 PCB- 23 为直线型有限位块组合梁, 预应力筋偏心距 较 PCB- 15 大, 因此加载过程中, 在相同荷载下变形 较小。同时, 由于限位块对预应力筋的限制作用, 纯 弯段预应力筋偏心距基本没有改变, 在破坏阶段时, 预应力筋的变形较大。 PCB- 24 为跨中承受集中荷载的弯剪试验梁, 承 受荷载时, 梁体内无纯弯曲
16、段。由于截面处于弯剪 95 建筑结构2013 年 共同作用状态, 在加载至 360kN 时, 梁底板出现不 同于纯弯梁的斜向裂缝。荷载达到 969kN 时, 跨中 板顶混凝土压碎, 混凝土板侧面出现较大的斜向裂 缝, 结构破坏。 10 根试验梁基本上均由于混凝土压碎导致结 构承载力降低, 破坏位置均为弯矩最大截面, 破坏形 态为弯曲破坏, 未出现由于钢梁局部受压产生的失 稳现象, 也没有栓钉被剪断的现象。预应力组合梁 试验破坏特征见图 4。 图 4预应力组合梁的破坏特征 2. 2 特征荷载 预应力组合梁试验的主要结果见表 3。表中 My , y, Py为钢梁底部屈服时的跨中弯矩、 跨中挠 度、
17、 预应力筋内力增量;Mu , u, Pu为承载能力极 限状态时的跨中弯矩、 跨中挠度、 预应力筋内力增 量。Pu为承载能力极限状态时的预应力筋内力。 预应力组合梁主要试验结果表 3 试验 梁号 My /( kNm) y /mm P y /kN Mu /( kNm) u /mm P u /kN Pu /kN Mu My u y PCB- 15247. 2313. 7429. 50393. 0247. 7490. 66295. 261. 593. 47 CB- 16216. 3012. 55366. 3249. 581. 693. 95 PCB- 17262. 3114. 1527. 10396.
18、 2745 0095. 87326. 601. 513. 18 SCB- 18389. 4048. 9480. 16313. 25 PCB- 19280. 2514. 1134. 54454. 3862. 99162. 24 353. 891. 624. 46 PCB- 20272 0014. 1075. 81482 0058. 86269. 86 453. 261. 774. 17 SCB- 21290 0013 0012. 98472. 8161. 54166. 35 366. 231. 634. 73 SCB- 22310 0013. 759. 36494. 6058. 53156. 4
19、3 398. 881. 594. 25 PCB- 23270. 1314. 5036. 12488. 7567. 08195. 40 393. 471. 804. 63 PCB- 24259 004. 9520. 79436. 0528. 21130 00 321. 431. 685. 70 注 : “ ” 表示试验数据缺损。 从表中可以得出如下结论: ( 1) 相对于普通组合梁 CB- 16, 预应力扩大了组 合梁的弹性范围, 提高了组合梁的承载力。对于直 线型无限位块的组合梁 PCB- 15 和 PCB- 17, 随着有 效预应力的提高, 钢梁底部屈服时的弯矩由 247. 23 kN m增
20、长至262. 31kNm, 但极限承载力提高不明 显。因 为 尽 管 PCB- 17 的 预 应 力 筋 极 限 内 力 326. 60kN 较 PCB- 15 的 295. 26kN 大, 但由于预应力 筋无限位块导致二次效应, 使二者之间差距的影响 效果减 小。对 于 折 线 型 布 筋 的 预 应 力 组 合 梁, PCB- 20的预应力筋数量是 PCB- 19 的两倍, 尽管其 初始有效预应力较低, 但其极限承载能力较高, 说明 预应力筋数量增多可以有效地提高组合梁的承载能 力。对于直线型有限位块的组合梁 PCB- 23, 由于转 向块的作用及偏心距的增加, 其预应力筋内力增量 为 1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 预应力 混凝土 组合 箱梁抗弯 试验 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【perfe****esky】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【perfe****esky】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。