采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究.pdf
《采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、桥梁建设 年第 卷第期(总第 期)B r i d g eC o n s t r u c t i o n,V o l ,N o ,(T o t a l l yN o )收稿日期:基金项目:浙江省交通运输厅科研计划项目(Y )P r o j e c to fS c i e n c ea n dR e s e a r c hP l a no fD e p a r m e n to fT r a n s p o t a t i o no fZ h e j i a n gP r o v i n c e(Y )作者简介:夏云龙,正高级工程师,E m a i l:q q c o m.研究方向:桥梁结构与设计
2、理论.通信作者:戴杰,副编审,E m a i l:q q c o m.研究方向:钢桥与组合结构桥梁结构理论.文章编号:()D O I:/j i s s n 采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究夏云龙,张伟,戴杰(浙江数智交院科技股份有限公司,浙江 杭州 ;浙江交投交通建设管理有限公司,浙江 杭州 ;长安大学公路学院,陕西 西安 )摘要:针对传统短束预应力筋存在的问题,提出一种主要由中空管和穿过中空管的反力钢棒等组成的自平衡预应力中空管构造.为了解采用自平衡预应力中空管的混凝土梁的传力特性,采用有限元与试验相结合的方法分析锚垫板设置情况、混凝土强度、中空管尺寸、有效预应力对中空管预
3、应力传递长度的影响,提出中空管预应力传递长度简化计算公式.结果表明:自平衡预应力中空管可作为有锚垫板的先张预应力钢筋传递预应力;预应力传递长度与中空管尺寸、有效预应力近似成正比,与混凝土抗拉强度近似成反比;现有国内外规范均不适用于中空管预应力传递长度的计算,所提出的简化计算公式计算的中空管预应力传递长度与实测值吻合良好;实桥应用结果显示采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递特性和试验结果相符,预应力传递可靠.关键词:预应力混凝土梁;自平衡预应力中空管;传力特性;预应力传递长度;有限元法;预应力张拉试验;简化计算方法中图分类号:TU ;U 文献标志码:AP r e s t r e s sT
4、r a n s m i s s i o nL e n g t h i nC o n c r e t eB e a mw i t hS e l f B a l a n c i n gP r e s t r e s s e dH o l l o wD u c t sX I AY u n l o n g,Z H A N GW e i,D A IJ i e(Z h e j i a n gI n s t i t u t eo fD i g i t a l a n dI n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nT e c h n o l o g y,L
5、t d,H a n g z h o u ,C h i n a;Z h e j i a n gC o mm u n i c a t i o n s I n v e s t m e n tH i g h w a yC o n s t r u c t i o nM a n a g e m e n tC o,L t d,H a n g z h o u ,C h i n a;S c h o o lo fH i g h w a y,C h a n g a nU n i v e r s i t y,X i a n ,C h i n a)A b s t r a c t:T oa d d r e s s t h
6、 et r a n s m i s s i o nl e n g t hi s s u eo fs h o r tp r e s t r e s s i n gt e n d o n s,t h i ss t u d yp r e s e n t sa t y p eo fs e l f b a l a n c i n gp r e s t r e s s e dh o l l o wd u c tw i t hm a i nc o m p o n e n t so fah o l l o wd u c ta n dt h er e a c t i o ns t e e lb a r sp a
7、 s s i n gt h r o u g ht h eh o l l o w d u c t T oe x a m i n et h el o a dt r a n s f e rc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o n c r e t e b e a m w i t ht h es e l f b a l a n c i n g p r e s t r e s s e d h o l l o w d u c t s,t e s t st o g e t h e rw i t hn u m e r i c a l s i m u l a t i o
8、 nw e r ec o n d u c t e dt oa n a l y z et h e i n f l u e n c eo fm u l t i p l ef a c t o r so nt h ep r e s t r e s st r a n s m i s s i o nl e n g t ho ft h eh o l l o w d u c t,i n c l u d i n gt h ep l a c e m e n to fa n c h o rp a d s,c o n c r e t es t r e n g t h,d u c td i m e n s i o na
9、 n de f f e c t i v ep r e s t r e s s O nt h eb a s i so fw h i c h,as i m p l i f i e de q u a t i o nt oc a l c u l a t e t h ep r e s t r e s s t r a n s m i s s i o nl e n g t ho f t h eh o l l o wd u c t i sp r o p o s e d T h e r e s u l t so f t h ea n a l y s i sd e m o n s t r a t e t h a
10、t t h es e l f b a l a n c i n gp r e s t r e s s e dh o l l o wd u c t c a na c t a sp r e t e n s i o n e dp r e s t r e s s i n gt e n d o n d s w i t ha n c h o rp a d si np r e s t r e s st r a n s m i s s i o n T h ep r e s t r e s st r a n s m i s s i o nl e n g t h i s a p p r o x i m a t e
11、l yp r o p o r t i o n a l t o t h ed i m e n s i o no f h o l l o wd u c t a n de f f e c t i v ep r e s t r e s s,w h i l e桥梁建设B r i d g eC o n s t r u c t i o n ,()i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c r e t et e n s i l es t r e n g t hD u et ot h a tt h e r ea r en oa p p l i
12、 c a b l ee q u a t i o n s t oc a l c u l a t e t h ep r e s t r e s s t r a n s m i s s i o n l e n g t ho f t h eh o l l o wd u c t g i v e n i n t h eC h i n e s e a n do v e r s e a ss p e c i f i c a t i o n s,as i m p l i f i e de q u a t i o n i sp r o p o s e d,w h i c hg e n e r a t e s r
13、e s u l t s t h a t a g r e ew e l lw i t ht h e m e a s u r e d v a l u e s T h e a p p l i c a t i o n p r a c t i c e p r o v e st h a tt h e p r e s t r e s st r a n s m i s s i o nc h a c r a c t e r i s t i c so f t h ec o n c r e t eb e a m w i t hs e l f b a l a n c i n gp r e s t r e s s e
14、dh o l l o wd u c t sa r e i nl i n ew i t ht h e t e s tv a l u e s,w i t hr e l i a b l ep r e s t r e s s t r a n s m i s s i o np e r f o r m a n c e K e yw o r d s:p r e s t r e s s e dc o n c r e t eb e a m;s e l f b a l a n c i n gp r e s t r e s s e dh o l l o w d u c t;p r e s t r e s st r
15、a n s m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c s;p r e s t r e s st r a n s m i s s i o nl e n g t h;f i n i t ee l e m e n t m e t h o d;p r e s t r e s st e n s i o n i n gt e s t;s i m p l i f i e dc a l c u l a t i o nm e t h o d引言预应力混凝土梁桥具有抗裂性好、刚度大、可模性好、耐腐蚀及疲劳性能好等优势,广泛应用于公路桥梁中.然而,预应力混凝土梁桥施工过程中短
16、束预应力筋所配置的锚具变形难以控制,导致预应力损失很大,结构预应力储备不足,结构过早产生病害.研究结果显示,对于长度m以下、锚固回缩预应力损失占比较高的短束预应力筋,即使进行二次张拉,锚固回缩损失比仍有可能超过.如遇锚固回缩量较大的情况,短束预应力筋可能无法满足结构的性能要求.且短束预应力筋往往工程数量众多,庞大的二次张拉现场施工工作量也不符合现代桥梁工业化建造趋势.针对传统短束预应力筋存在的问题,提出了一种自平衡预应力中空管构造代替传统短束预应力筋.该构造主要由高强预应力中空管(以下简称“中空管”)和穿过中空管的反力钢棒等组成,张拉模式与先张法相似,通过对中空管内的反力钢棒施加压力使中空管受
17、拉,将中空管埋入构件并与混凝土粘结后释放反力钢棒,实现对混凝土施加预应力.该结构具有先张法和后张法的优点,可在工厂内对很短的构件有效施加预应力,并像预应力钢筋一样运输和布置,避免因锚固回缩引起的预应力损失及预应力损失过大造成的桥梁病害,减少后期养护加固费用,因此相对于传统短束预应力筋结构,自平衡预应力中空管构造在全寿命成本下经济性更优.自平衡预应力中空管作为一种新型预应力结构形式,其预应力传递长度是先张法预应力的一项重要传力指标 ,但相关研究报道较少.现有规范仅针对预应力钢绞线、预应力钢丝、螺旋肋钢丝等常规预应力结构的预应力传递长度作出规定,其外形和受力特征均和自平衡预应力中空管有较大区别,难
18、以适用于自平衡预应力中空管设计.鉴于此,本文通过有限元计算和试验相结合的方法,分析自平衡预应力中空管的预应力传递长度与锚垫板设置情况、混凝土强度、中空管尺寸、有效预应力的关系,提出自平衡预应力中空管预应力传递长度计算公式,最后进行实桥应用分析,以期为同类结构设计提供参考和技术支撑.自平衡预应力中空管受力机制自平衡预应力中空管由高强预应力中空管、辅助反力钢棒、工作内(外)锚螺母、反力钢棒压垫、头(尾)部锁定螺母组成(图).采用自平衡预应力中空管的预应力混凝土梁(以下简称“新型预应力混凝土梁”)的施工过程及相应受力机制为:工作外锚螺母与中空管的头部锁定螺母相连,工作内锚螺母中空,为千斤顶张拉预留通
19、道并设置于工作外锚螺母内前端,通过反力钢棒压垫与辅助反力钢棒相贴.使用千斤顶穿过工作内锚螺母通道顶住反力钢棒压垫对辅助反力钢棒施加压力,使中空管伸长,待达到设计伸长量,锁紧工作内锚螺母,实现中空管预应力储存.将存储有预应力的中空管埋入桥梁设计指定位置,浇筑混凝土.待混凝土达到一定的强度、混凝土与中空管具有一定的粘结力后,解除工作内锚螺母,预应力由中空管传递至混凝土中,实现混凝土应力储备.采用注浆机对中空管内部进行灌浆,完成新型预应力混凝土梁施工.图自平衡预应力中空管结构F i g D e t a i l so fS e l f B a l a n c i n gP r e s t r e s
20、s e dH o l l o wD u c t预应力传递长度影响参数分析 有限元模型结合国内外研究现状,分析锚垫板设置情况、混采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究夏云龙,张伟,戴杰凝土强度、中空管尺寸及有效预应力对中空管预应力传递长度的影响.采用AN S Y S软件建立采用自平衡预应力中空管的新型预应力混凝土梁模型,为更好地模拟中空管和混凝土之间的关系,采用分离式模型对混凝土结构及自平衡预应力中空管分别建模(图).混凝土结构采用八节点实体单元模拟,截面尺寸为 mm mm,长度 mm;自平衡预应力中空管采用根长 mm的三维杆单元模拟;在中空管与混凝土相应节点间设单向非线性弹簧单元,
21、模拟粘结滑移本构关系,并耦合径向位移.图新型预应力混凝土梁有限元模型F i g F i n i t eE l e m e n tM o d e l o fN e wP r e s t r e s s e dC o n c r e t eB e a m 预应力传递长度影响参数 锚垫板设置情况保持中空管直径 mm、有效预应力 fp t k(fp t k为抗拉强度标准值)、混凝土强度等级C 不变,分析设置直径为 mm的锚垫板(N )和不设置锚垫板(Y )的新型预应力混凝土梁在径向距梁截面形心、mm处混凝土结构的纵向应力(纵向应力取均值),结果见图.由图可知:受锚下承压的影响,梁端部附近的混凝土出现较
22、大纵向压应力,N 先于Y 出现纵向压应力峰值,最终两者纵向应力均在距梁端部约 mm处趋于稳定.由混凝土纵向应力确定预应力传递长度的方法为将混凝土梁端部作为预应力传递长度的起点、混凝土纵向压应力稳定点作为预应力传递长度的终点,则N 和Y 的 预 应 力 传 递 长 度 均 约 为 mm;N 和Y 两者混凝土纵向应力变化趋势相同,且两者混凝土纵向压应力稳定位置相近,说明预应力传递长度相近,锚垫板尺寸对预应力传递长度影响小.分析预应力轴拉力分布情况也可得到上述结论.经分析,当不设置锚垫板时,锁定螺母可作为截面面积相对较小的锚垫板;锚垫板及锁定螺母的设置使得大部分预应力筋的张拉力由锚垫板或锁定螺图不同
23、锚垫板设置情况混凝土梁混凝土纵向应力F i g L o n g i t u d i n a l S t r e s s i nC o n c r e t eo fC o n c r e t eB e a mu n d e rD i f f e r e n tP l a c e m e n t o fA n c h o rP a d s母承担,减小了混凝土对预应力筋的锚固作用,从而有效减小了预应力筋与混凝土间的滑移区长度和滑移量,显著减小了预应力传递长度.因此,有、无锚垫板对中空管的预应力传递长度基本无影响.混凝土强度、中空管尺寸分别计算在相同有效预应力(MP a)下、不设置锚垫板时,采用混凝土
24、强度等级分别为C 、C 、C ,中空管直径分别为、mm的新型预应力混凝土梁混凝土纵向应力,见图.由图可知:不同混凝土强度等级、中空管尺寸的混凝土梁混凝土纵向压应力分布总体趋势基本一致,均为由梁端向中部先增加、后减小、最后趋于稳定.图不同混凝土强度等级、中空管尺寸混凝土梁混凝土纵向应力F i g L o n g i t u d i n a l S t r e s s i nC o n c r e t eo fC o n c r e t eB e a mu n d e rD i f f e r e n tC o n c r e t eS t r e n g t h s a n dH o l l o
25、 wD u c tD i m e n s i o n s预应力传递长度和混凝土强度等级、中空管尺寸关系见图、.由图、可知:随着混凝土强度的增加,混凝土粘结锚固性能提高,自平衡预应力中空管的预应力传递长度线性减小.随着中空管直径增加,其轴拉力增加,预应力传递长度线性增加.有效预应力混凝土强度等级采用C ,研究中空管直径分别桥梁建设B r i d g eC o n s t r u c t i o n ,()图预应力传递长度和混凝土强度等级关系F i g R e l a t i o n s h i p sb e t w e e nP r e s r e s sT r a n s m i s s i
- 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:
- 采用 平衡 预应力 中空 混凝土 传递 长度 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【自信****多点】。
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【自信****多点】,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。