折線先張法混凝土預(yù)應(yīng)力梁受力裂縫分析

吳丙權(quán) 王惠珠

摘 要：折線先張法混凝土預(yù)應(yīng)力梁避免了后張法及普通先張法梁體在耐久性和施工工藝等方面的缺點(diǎn)，較為有效地控制了梁體裂縫出現(xiàn)和延伸。本文通過(guò)對(duì)后張法及折線先張法預(yù)應(yīng)力梁體進(jìn)行受力后裂縫分析，驗(yàn)證了理論計(jì)算與室內(nèi)試驗(yàn)的正確性，表明折線先張預(yù)應(yīng)力梁體良好的受力性能。

關(guān)鍵詞：折線;先張法;裂縫;試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）11-0112-03

Abstract： The pretensioned concrete prestressed beam which has broken lines avoids the defects of the post-tensioned and ordinary pretensioned beam in durability and construction technology， it can effectively controls the appearance and extension of beam cracks. This paper proved to be correct of the theoretical calculation and laboratory test by analysing post-tensioning method and broken line pretensioning method， the results showed that the pretensioned concrete prestressed beam which had broken lines had good mechanical properties.

Keywords： broken line; pretensioning method; crack; test

目前，普通先張法在施工過(guò)程中對(duì)施工地勢(shì)環(huán)境要求高，且在張拉過(guò)程中波紋管容易產(chǎn)生變形，變形量可能會(huì)超出定位筋的控制范圍。后張法在實(shí)際工程中應(yīng)用較多，但在耐久性方面存在不少問(wèn)題。注漿液凝固后在波紋管中易出現(xiàn)蜂窩形狀，使后期預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕嚴(yán)重，降低了混凝土梁體的耐久性。采用折線先張法混凝土預(yù)應(yīng)力梁體，能夠有效提高混凝土耐久性，控制梁體裂縫出現(xiàn)和延伸，提高整個(gè)梁體的受力性能。本文通過(guò)對(duì)后張法SY-1、SY-2、SY-3試驗(yàn)梁及折線先張法混凝土梁SYZ-1、SYZ-2、SYZ-3、SYZ-4進(jìn)行受力試驗(yàn)，分析裂縫發(fā)展及裂縫寬度與荷載之間的關(guān)系[1]。

1 裂縫寬度計(jì)算

2 試驗(yàn)加載裝置及量測(cè)方法

為便于觀測(cè)及計(jì)算裂縫，試驗(yàn)采用三分點(diǎn)分級(jí)加荷載，在梁體中部形成純彎段，長(zhǎng)度為2.4m。在此段內(nèi)不受剪力影響且彎矩不變。由千斤頂同步加載，利用應(yīng)變儀配合壓力傳感器測(cè)定荷載值。在支座處設(shè)置墊板，以免混凝土受壓局部破壞。試驗(yàn)過(guò)程中用刻度放大鏡測(cè)量裂縫寬度，并記錄裂縫開(kāi)裂情況，圖1為試驗(yàn)加載設(shè)備圖。

3 后張預(yù)應(yīng)力試驗(yàn)梁破壞裂縫及特征

試驗(yàn)梁裂縫分布如圖2所示。在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)荷載達(dá)到開(kāi)裂荷載時(shí)，梁的下邊緣出現(xiàn)了幾條裂縫。隨著荷載增加，裂縫數(shù)量逐漸增加，但此時(shí)裂縫的寬度和長(zhǎng)度發(fā)展不太快，裂縫發(fā)展處于穩(wěn)定期。當(dāng)載荷接近正常工作狀態(tài)時(shí)，裂紋數(shù)量趨于平穩(wěn)發(fā)展，裂紋間距趨于穩(wěn)定。此時(shí)，試驗(yàn)梁的最大裂縫寬度達(dá)到或接近0.2mm。進(jìn)一步加載后，現(xiàn)有裂縫寬度迅速擴(kuò)大，裂縫開(kāi)始向上擴(kuò)展。一個(gè)或多個(gè)主裂縫的寬度和高度迅速發(fā)展，并受到梁頂混凝土破碎的破壞。各試驗(yàn)梁的裂紋分布基本均勻?qū)ΨQ。

4 折線先張法預(yù)應(yīng)力梁破壞裂縫及特征

試驗(yàn)梁在加載后期，裂縫寬度增長(zhǎng)幅度很小，臨近破壞時(shí)（90%破壞荷載）最大裂縫寬度僅為0.2mm。由于折線形預(yù)應(yīng)力筋的作用，在試驗(yàn)梁的彎剪段未出現(xiàn)斜裂縫，僅出現(xiàn)一些垂直裂縫，裂縫寬度一直很小。繼續(xù)加載后，裂縫和撓度進(jìn)一步增長(zhǎng)，表現(xiàn)出明顯延性破壞特征[2-4]。各試驗(yàn)梁破壞裂縫分布如圖3所示。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在撓度和裂縫寬度均很大的情況下，受壓區(qū)混凝土被壓碎而破壞。但卸荷后，試驗(yàn)梁變形均有一定恢復(fù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，折線先張法預(yù)應(yīng)力梁在加載后期從破壞標(biāo)志直至喪失最后承載力的過(guò)程均表現(xiàn)出良好的受力性能。

圖4分別表示各試驗(yàn)梁實(shí)測(cè)荷載—平均裂縫寬度與最大裂縫寬度關(guān)系圖，表1、表2分別列出試驗(yàn)梁在開(kāi)裂后一級(jí)荷載下和破壞前一級(jí)荷載下最大裂縫寬度的規(guī)范計(jì)算值和實(shí)測(cè)值對(duì)比。從表中可以看出，實(shí)測(cè)試驗(yàn)梁的最大裂縫寬度和按規(guī)范公式計(jì)算的最大裂縫寬度與按規(guī)范公式計(jì)算的最大裂縫寬度符合較好，且實(shí)測(cè)最大裂縫寬度大多小于計(jì)算的最大裂縫寬，說(shuō)明折線先張法預(yù)應(yīng)力梁的裂縫寬度可以按照規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。

5 結(jié)論

②由于折線形預(yù)應(yīng)力筋的作用，臨近破壞時(shí)在試驗(yàn)梁的彎剪段未出現(xiàn)斜裂縫，僅出現(xiàn)一些垂直裂縫，且裂縫寬度一直很小。

②在加載后期，試驗(yàn)梁的裂縫寬度略有增加，最大裂縫寬度在破壞附近僅為0.2mm（90%的破壞荷載）;由于多邊形預(yù)應(yīng)力筋的作用，試驗(yàn)梁的彎曲和剪切截面上沒(méi)有傾斜裂縫，只出現(xiàn)一些垂直裂縫，且CRACK寬度非常小。進(jìn)一步加載后，裂紋和偏斜進(jìn)一步增大，表現(xiàn)出明顯的延性破壞特征[5]。

③在撓度和裂縫寬度均很大的情況下，受壓區(qū)混凝土被壓碎而破壞。但卸荷后，試驗(yàn)梁變形均有一定恢復(fù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，折線先張法預(yù)應(yīng)力梁在加載后期從達(dá)到破壞標(biāo)志直至喪失最后承載力的過(guò)程中均表現(xiàn)出良好的受力性能。

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