預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)疊合板受力性能相關(guān)性研究

摘要：簡要分析了混凝土疊合結(jié)構(gòu)的抗剪機(jī)理，并總結(jié)了計算疊合面剪應(yīng)力的方法；描述了混凝土疊合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布的現(xiàn)象，并且對彎矩調(diào)幅系數(shù)的計算作了歸納，在此基礎(chǔ)上對目前研究中存在的一些問題提出了作者的看法。

關(guān)鍵詞：連續(xù)疊合板  調(diào)幅系數(shù)  預(yù)壓應(yīng)力  內(nèi)力重分布

中圖分類號：u416．216’．1    文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A    文章編號：1006—7973(2006)05一0193—02

    一、前言

    在疊合結(jié)構(gòu)的實際工程應(yīng)用中，疊合板采用最為廣泛。鋼筋混凝土疊合雙向板在有集裝箱和車輛等集中荷載作用下的港口碼頭，或橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用獨具特色。預(yù)應(yīng)力混凝土薄板或空心板作樓蓋結(jié)構(gòu)時，為了加強(qiáng)其整體性和抗?jié)B}生，薄板或空心板安裝后常在其上面再澆筑40一60mm厚現(xiàn)澆混凝土，但在計算中并不考慮后澆混凝土與先澆混凝土共同工作的情況，因此造成較大的浪費。若有目的地在支座位置的后澆層混凝土中配置負(fù)彎矩鋼筋，則形成疊合連續(xù)板結(jié)構(gòu)。因此，研究預(yù)應(yīng)力混凝土疊合連續(xù)板的受力性能，對于這種結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理的廣泛應(yīng)用具有重要的意義。

    二、疊合面抗剪機(jī)理分析

    對疊合面抗剪強(qiáng)度的大量實驗研究表明，影響疊合面抗剪強(qiáng)度的因素有疊合面的形式、混凝土的強(qiáng)度等級、疊合面的應(yīng)力狀態(tài)等。

 　 預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板的疊合面處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，與純剪試件結(jié)合面的受力情況是有差別的”，且由于疊臺板的疊合面部分位于受拉區(qū)，疊合面處外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力均較大，因而主拉應(yīng)力較大。當(dāng)主拉應(yīng)力接近或達(dá)到疊合面處的混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度時，就會沿疊合面出現(xiàn)一系列角度很平緩的微細(xì)裂縫。這是由于二次加載時所產(chǎn)生的斜裂縫開展至疊合面后，由于混凝土接縫處的抗斜拉能力自然粗糙面較整澆混凝土低。疊合面微細(xì)裂縫是否會發(fā)展成為疊合面的水平裂縫，引起疊合面的破壞，取決于疊合面的粗糙程度、是否配有結(jié)合筋以及預(yù)制薄板中是否有斜裂縫發(fā)生。預(yù)制薄板中的斜裂縫對疊合面裂縫的形成和發(fā)展影響極大，這是因為疊合板出現(xiàn)裂縫并開展至疊合面附近時，疊合面處混凝土的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力因應(yīng)力重分布的影響而迅速加大，從而加快了斜裂縫的出現(xiàn)，斜裂縫的出現(xiàn)又加快了疊合面內(nèi)力重分布發(fā)展，從而加快了疊合面微細(xì)裂縫發(fā)展成為疊合面水平裂縫的過程。

  三、疊合面的計算方法

    關(guān)于疊合面的剪應(yīng)力的計算方法，各個國家的規(guī)范提出的公式不盡相同，但總體分為兩類”。

    1．按彈性理論計算：

    T：vS／Ib

    2．按名義剪應(yīng)力計算：

    丁=Ｖ／bk。

    v_截面的垂直剪力；

    s—后澆層截面對整體換算截面中和軸的面積矩；

    I—整體換算截面的慣性矩；

    b一截面的寬度；

    hO—疊合板總的有效高度。

    作用下，未開裂截面按彈l生公式計算疊合面剪應(yīng)力較為合理；對已開裂截面或塑}生發(fā)展的截面按名義剪應(yīng)力公式計算疊合面的剪應(yīng)力較為合理。規(guī)范GBJl0一89中在綜合了國內(nèi)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，建議取f．．=0．6Ⅳ／mm。，而與混凝土強(qiáng)度無關(guān)。當(dāng)采用現(xiàn)行規(guī)范的可靠度公式，考慮抗剪強(qiáng)度降低系數(shù)為0．85，平均荷載系數(shù)為1．27，相應(yīng)的安全系數(shù)為1．55，則可得

  該式被國內(nèi)外許多試驗所證實是安全可靠的。

  四、疊合面的內(nèi)力重分；希分析

  　超靜定疊合連續(xù)梁在使用狀態(tài)下，特別在承載能力達(dá)到極限狀態(tài)下，當(dāng)荷載依某一參數(shù)成比例增加時，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位的增長將不與該參數(shù)成比例，可能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，這種現(xiàn)象即是鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象。

  　從負(fù)彎矩區(qū)混凝土翼板開裂到第一個塑l生鉸形成，負(fù)彎矩區(qū)范圍內(nèi)梁的剛度逐漸減小，而跨中截面梁仍處于彈性階段，這—階段梁的內(nèi)力重分布稱為彈l生內(nèi)力重分布。該階段

梁內(nèi)力重分布的程度主要與正、負(fù)彎矩區(qū)梁的剛度變化大小和梁的跨長比等因素有關(guān)。

  從第—個塑性鉸形成到梁的極限狀態(tài)階段，連續(xù)疊合梁中支座截面和跨中截面均形成塑哇鉸，梁的塑性變形充分，實現(xiàn)了第二階段的內(nèi)力重分布，稱為塑性內(nèi)力重分布。該階段的內(nèi)力重分布值占總的內(nèi)力重分布值的絕大部分。

    連續(xù)疊合梁的設(shè)計時，應(yīng)保持中支座截面先于跨中截面出現(xiàn)塑性鉸，以利于中支座截面彎矩向跨中截面調(diào)整，以適應(yīng)由于中支座截面混凝土翼板開裂而導(dǎo)致承載力降低的狀況，改善梁負(fù)彎矩區(qū)配筋過密的不利情況。

    五、內(nèi)力重分布的計算

    目前在鋼筋混凝土連續(xù)梁考慮內(nèi)力重分布方面，主要是進(jìn)行彎矩調(diào)幅系數(shù)的計算。彎矩調(diào)幅是指連續(xù)疊合梁按塑性分析的彎矩值與按彈性分析的彎矩值相比較，所得彎矩變化的幅度。

    當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)疊合梁受外荷載和預(yù)應(yīng)力等效荷載共同作用，計算彎矩調(diào)幅系數(shù)時，認(rèn)為張拉預(yù)應(yīng)力筋時產(chǎn)生的次彎矩M…在整個加載過程中不變而以外荷載產(chǎn)生的彎矩Mm蒯為調(diào)幅對象。

  預(yù)應(yīng)力連續(xù)疊合梁中支座負(fù)彎矩實測極限彎矩調(diào)幅系數(shù)計算式”’：

  式中Mload為外荷載作用下支座彈性彎矩計算值；M…為張拉預(yù)應(yīng)力筋時產(chǎn)生的中支座次彎矩值；M。為中支座實測極限彎矩值。

    在任意荷載水平下的預(yù)應(yīng)力連續(xù)疊合梁中支座彎矩調(diào)幅

系數(shù)表現(xiàn)出隨荷載增加的非線形，根據(jù)試驗結(jié)果，并與文獻(xiàn)

161普通連續(xù)疊合量彎矩調(diào)幅系數(shù)計算式有機(jī)統(tǒng)—起來。

       式中，P為外荷載值；P．．為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)疊合梁塑性極限承載力。根據(jù)試驗結(jié)果證實，試驗值與實測值吻合良好。

    六、研究中存在的主要問題及展望

    通過對以上研究成果的分析，可以看出在目前的研究當(dāng)中還存在以下II口]題：

    1．預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁的破壞因素很多，其中疊合面的抗剪強(qiáng)度的不足是其主要原因，其中細(xì)分影響影響抗剪強(qiáng)度的因素還有很多。

  2．超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用狀態(tài)下，特別在承載能力達(dá)到極限狀態(tài)下，將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象，其內(nèi)力重分布程度與有效預(yù)應(yīng)力大小有直接關(guān)系。對于某一設(shè)計調(diào)幅值存在—個最佳的控制預(yù)應(yīng)力值，使得內(nèi)力重分布程度最大，過大過小的控制預(yù)應(yīng)力值都不利于內(nèi)力重分布。

    鑒于以上不足，有必要在今后開展以下幾個方面的工作：

    (1)抗剪強(qiáng)度主要由現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制混凝土之I葡本身的粘結(jié)力和摩阻力所提供，因此疊合面的形式對抗剪強(qiáng)度有極大的影響，盡量嘗試不同的截面形式，參照實際情況，比較其優(yōu)劣。

    (2)—般來說，設(shè)計調(diào)幅較大的連續(xù)板可以采用較高的摔制預(yù)應(yīng)力，其內(nèi)力重分布值較充分，可根據(jù)現(xiàn)場情況采用。

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The correlation and calculation model of prestressed concreteboard Wnen SUtIer 10rceSun Shiquan Xu Xibin  Abstract：The paper analyses the shear property of concere about composite structurebrieflv。the caiculation ways are also concluded．It describes the appearance of redistributionof internal forces，and summarizes the calculation means．At last，presents anthor’S opinion aboutsome probl ems in the present research．．Kev words：continuous composite board：amplitude—modulation—coefficient：preseressing force：redi Strj butj Off of internal forces