铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究.pdf
《铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 3 卷 , 第6 期 2 0 1 2年 1 1月 中 国 铁 道 科 学 CHI NA RAI LW AY S CI E NCE Vo 1 3 3 No 6 No v e mb e r ,2 0 1 2 文章编号:1 0 0 1 4 6 3 2( 2 0 1 2 J 0 6 0 0 1 1 0 6 铁路 3 2 m预应力活性粉末混凝土低高度梁 力学性能研究 钟铁毅 ,刘志东 ,闫志刚 ,季文玉 ,安明拮 ( 1 北京交通大学 土木建筑工程学院,北京l O O O 4 4 2 北京公科固桥技术有限公司,北京1 0 0 0 8 8 ) 摘 要:针对铁路 3 2 m预应力活性粉末混凝土低高度
2、 T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受 力性能。进行的 2 个循环加载试验结果表明:梁体跨 中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性 工作状态,平截面假定适用 ; 梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝 , 该梁具有 良 好的抗裂性能。运用 A N S Y S 有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为 1 4 ,极限承载力安全系数大于 2 2 8 ,满足相关设计规范要求。 关键词:预应力混凝土梁;活性粉末混凝土;静载试验;力学性能;抗裂性能;安全系数 中图分类号:U4 4 8 , 3 5 -U4 4 1 5 文献标识码:A d o i :1 0 3
3、9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 6 3 2 2 0 1 2 0 6 0 3 近年来 ,随着我国铁路建设的迅速发展,对低 高度梁的工程需求不断增加,同时要求低高度梁即 要满足刚度要求又要满足桥下净空要求,且具有好 的耐久性。这使得采用普通混凝土设计低高度梁尤 其是超低高度梁面临一定的困难。而活性粉末混凝 土 ( R e a c t i v e P o wd e r C o n c r e t e ,R P C) 的出现 为 解决这一问题提供了一条新的途径。R P C是一种 具有高性能的新型复合材料,R P C材料的高耐久 性、高抗压强度、高抗裂性使其具有非常广阔的应 用前景和
4、发展空间L 1 。R P C材料应用于预应力结 构中具有许多优点,如其高抗压强度对结构的极限 承载力的提高有很大贡献,可以施加更高的预应 力;R P C强度发展较快,可以使预应力筋张拉工 作提前进行,起到缩短工期的作用;由于 R P C的 抗拉强度较普通混凝土有明显的提高,因此有利于 使用状态下预应力混凝土梁的设计;同时 R P C还 具有比普通混凝土低的徐变,故有利于减少预应力 损失。 自R P C材料问世以来,国内外许多学者对其 进行了一些试验研究,这些研究主要集中于 R P C 的材料配 比、养护条件 、耐久性和强度等方面 3 书 , 或小 比例模 型试验 9 1 3 ,但对 于足尺 R
5、 PC结构进 行的试验研究很少 。本文在对足尺铁路 3 2 m 预应 收稿日 期:2 0 1 1 0 9 1 0 ;修订日 期:2 0 1 2 0 9 1 5 基金项 目:铁道部科技研究开发计划项目 ( 2 0 0 7 G 0 3 0 ) 作者简介:钟铁毅 ( 1 9 6 3 一) ,男,辽宁鞍山人,博士。 力 P R C低高度 T形梁进行试验研究的基础上,进 一 步采用有限元软件 A N S Y S 对其破坏全过程进行 数值模拟分析,研究 R P C低高度梁极限状态下的 力学性能,并对 R P C低高度梁的安全性进行评估, 从而为 R P C梁的设计研究工作提供依据。 1 预应力 R P C
6、低高度 T形梁的静载 试验 1 1 梁结构尺寸 试验用 R P C低高度 T形梁尺寸参考道砟桥面 后张法超低高度预应力混凝土梁通用图拟定,跨度 为 3 2 m,梁高 1 8 0 m,距梁端 4 3 m截面范围内 的梁腹板为变截面,厚度分别为 0 3 0 ,0 5 2和 1 0 6 m ( 与梁下缘等宽) ,中间部分梁腹板厚 0 2 1 m,梁肋中心距为 2 2 m,采用 9 个横隔板。梁跨 中横截面尺寸、腹板尺寸如图 1 和图2 所示。 每片梁布置 3束 1 4 7 巾 5钢绞线,4束 1 3 7 夺 5 钢绞线 ,锚下控制应力 1 2 6 4 8 MP a ,有效预应力 1 0 6 3 5
7、M P a 。 1 2 试验加载设计 根据 T B T 2 0 9 2 -2 0 0 3 预应 力混凝 土 铁路 桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准 1 ,进行 中国铁道科学 第 3 3 卷 试验的加载设计计算。加载点布置如图 3 所示,实 际现场试验加载如图4 所示。 2 0 0 21 0 0 1 0 0 5 0 r T 0 广 厂 0 I _一 是 I 一 I 82 0 _ - _ 4 2 5 1, 2 D D 8 4 5 量 2 7 0 1 5 5 l 5 5 2 7 0 _ I J 8 里 : 宝 l 寮 1 I( 6 0 I 图 1 跨中横截面尺寸 ( 单位;I D - I T I
8、) 图2 梁腹板尺寸 ( 单位: m m ) 图 3 加载点布置示意图 ( 单位:m) 图 4 加载点布置现场图 试验过程中梁的加载分 2 个循环阶段进行,试 验准备工作结束后梁体承受的荷载状态为初始状 态,第 1 个循环加载到 1 0 倍设计荷载后再卸载到 初始状态,第 2 个循环加载到 1 2 倍设计荷载后再 卸载到初始状态。加载过程中,由于各加载千斤顶 的推力存在控制误差,故实际加载值与设计加载值 存在差别。2 个循环过程中各加载等级下跨中设计 荷载和弯矩以及实际施加 的荷载和实测弯矩见表 l 和表 2 ,表中加载等级K为加载过程中梁体跨中弯 矩与设计弯矩之比; K 为对应基数级的加载等
9、级; K 为对应静活载级的加载等级。 在以下计算分析中以现场实测数据为准。 表 1 第 1 循环的加载 表 2 第 2循环的加载 第 6 期 铁路 3 2 m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究 1 3 梁的试验结果分析 1 3 1 加载阶段跨 中挠度测试结果分析 考虑到梁两端沉降对结构位移的影响,在计 算跨中挠度时,用跨 中实测位移减去端部沉降的 位移值 ,跨中弯矩随跨中挠度变化的情况如图 5 所 示 。 言 嚣 ; 严 , - _ 挠度 mm 图 5 跨中弯矩一挠度曲线 由图 5 可看出,在 2 个循环加载阶段,梁体的 测试曲线均呈线性状态,显示出梁体具有良好的线 弹性变形性能 ,在第
10、 2个循环加载 阶段 ,卸载后 , 梁体有少量残余变形,其值为 2 9 mm。 1 3 2 加 载阶段跨 中应变测试结果分析 在 2 个循环加载过程中, 对梁体跨中截面下翼 缘的应变进行了测试, 跨中截面下翼缘弯矩一应变 曲线如图6 所示。 崔 , O 2 4 6 8 应变 1 0 一 图 6 跨中弯矩一下翼缘应变曲线 从图 6 可看出,在试验加载过程中,跨中下翼 缘应变基本保持线性变化。完全卸载后,梁体略有 少量残余应变,其值仅为 1 0 。 1 3 3 跨 中截面应变分析 试验过程中在梁跨中处腹板及上、下翼缘处布 置应变片,进行截面应变测试,在第 2 个循环荷载 作用下的结果如图 7 所示
11、。 衩 应变片距粱顶距离, m 图 7 第 2个循环加载作用下跨中应变沿梁高分布曲线 由图 7 可看出,梁体跨中处应变沿梁高分布基 本表现出线性 变化 ,表 明试 验梁处 于弹性 变形状 态,且符合平截面假定。 通过对上述试验结果的分析可知,在正常运营 荷载工况下,预应力 R P C低高度梁处于弹性状态, 表明按现行规范进行设计的预应力 R P C低高度梁 可满足正常的使用要求。 2 预应力 R P C低高度 T形梁受力全 过程分析 为确定预应力 R P C低高度梁在极限状态下的 工作性能,评估其安全性,本文运用 AN S Y S分析 软件进一步进行预应力 R P C低高度梁的受力全过 程数值
12、模拟计算。 2 1 材料的本构关系 1 )RPC 本文采用闫光杰 基于对棱柱体的抗压试验研 究所提出的 R P C在单向受压状态下应力一应变关 系全曲线模型,本构关系曲线如图8 所示,其数学 表达式为 ax- x2 l1 I 一 2 ) x+ 。 0 z 1 ( 1 ) 1 其 中 , 一 , 一 囊 式中: 和 分别为 R P C的压应力及压应变; 和e 印 分别为 R P C的单轴抗压强度和相应的压应 变, c 取为 1 3 0 MP a ,e 取为 3 0 5 0 1 0 ;A和 B分别为 R P C受压应力一应变曲线的上升段和下 降段控制参数,可由试验得到,本文取 A一1 0 9 ,
13、B值按经验取值为 0 2 6 4 ;E c 为 R P C的抗压弹性 模量按静载试验时 的数据,取值 为 4 6 5 G P a 加 1 8 4 【 I u , 静 第 6期 铁路 3 2 m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究 1 5 高度梁的极限状态安全系数大于 2 2 8 ,能够满足 规范强度安全系数限值 2 0的要求。 3 结论 ( 1 )预应力 R P C低高度试验梁在 2 个循环加 载过程中均呈现线弹性的工作状态。梁体下翼缘的 底面、侧面均未出现裂缝,梁体表现出良好的抗裂 性能。 ( 2 )梁体跨中应变沿梁高分布呈现出线性变 化 ,表明试验梁 处于 弹性 变形状态 ,平 截面假
14、定 适用。 ( 3 )弹性阶段,有限元分析计算结果与试验结 果吻合得较好,验证了基于 A N S Y S 程序所建立的 预应力 R P C低高度梁有限元计算分析模型的可 靠性。 ( 4 )该梁的抗裂安全系数为 1 4 ,荷载安全系 数在 2 2 8以上,均满足相关规范要求。 参 考 文 献 1 B ONN E AU O, P OUL I N C, DUG AT J ,e t a 1 R e a c t i v e P o w d e r C o n c r e t e : F r o m T h e o r y t o P r a c t i c e J Con c r e t e I n t
15、 e r n a t i o n a l ,1 9 9 6 ,1 8 ( 4 ):4 7 4 9 2 O N e i l , E d w a r d F D o w d , Wi l l i a m I V L H i g h - P e r f o r m a n c e P i p e P r o d u c t s F a b r i c a t e d w i t h R e a c t i v e P o w d e r Co n c r e t e E c P roc e e d i n g o f t h e Ma t e r i a l s E n g i n e e r i
16、ng Co n f e r e n c e P a r t 2 Wa s h i n g t o n :A S C E ,1 9 9 6 : 1 3 2 0 - 1 3 2 9 3 F E Y L U F I 八 Wa t e r E n v i ron me n t a n d N a n o s t r u c t u r a l N e t w o r k i n a R e a c t i v e P o w d e r Con c r e t e J C e m e n t a n d Co n c r e t e Co mp o s i t e s ,1 9 9 6 ,2 6 (
17、1 8 ) :2 3 2 9 4 B A Y 0 F r a c t u r e Me c h a n i c s o f R e a c t i v e P o w d e r Co n c r e t e : Ma t e r i a l Mo d e l i n g a n d E x p e r i m e n t a l I n v e s t i g a t i o n s J 3 E ngi n e e r i n g F r a c t u r e Me c h a n i c s , 2 0 0 3( 7 O ) : 8 3 9 - 8 5 1 5 何峰, 黄政宇 养护制度对
18、活性粉末混凝土 ( ) C )强度的影响研究 E J 混凝土, 2 0 0 0( 2 ) : 3 1 - 3 4 ( H E F e n g , HU A NG Z h e n g y u S t u d y o n E f f e c t o f C u r i n g S c h e d u l e o n t h e S t r e n g t h o f R P C F J C o n c r e t e , 2 0 0 0 ( 2 ):3 1 3 4 i n Ch i n e s e ) 6 余自若,安明吉 吉 ,阎贵平活性粉末混凝土的疲劳性能试验研究 J 中国铁道科学,2 0 0
- 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:
- 铁路 32 预应力 活性 粉末 混凝土 高度 力学性能 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,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【pin****uju】。
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【pin****uju】,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。