预应力混凝土梁挠度计算研究

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1、万方数据第32卷第1期2011年2月水道港口JournalofWaterwayandHarborV01．32No．1Feb．20ll预应力混凝土梁挠度计算研究骆城t，赵冲久1．一，熊洪峰1，2(1．交通运输部天津水运工程科学研究所水工构造物检测、诊断与加固技术交通行业重点实验室，天津300456；2．哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001)摘要：预应力混凝土构件受力是钢筋与混凝土相互作用的结果。为得到准确的构件挠度计算公式，文章建立了物理模型和基于ANSYS有限元软件的数学模型，并进行了仿真分析。结果表明，

2、ANSYS有限元模型和物理模型的数据与改进的挠度公式吻合较好。关键词：预应力；反拱度；物理模型；ANSYS中图分类号：TV332；13／431*3文献标识码：A文章编号：1005-8443(2011)01--0060-04预应力受弯构件使用阶段的挠度由两部分组成，即外荷载产生的挠度和预加应力引起的反拱度，两者可以互相抵消。预应力构件的挠度比普通混凝土构件的挠度小[I]，因此能够有效地控制构件裂缝的产生，在实际工程当中应用非常广泛。‘规范中预应力混凝土梁的挠度都是依据养护后混凝土设计强度及整体截面的惯性矩求得【2】。

3、实际上预应力混凝土构件在不受力(包括不受自重)状态下，反拱度计算时的截面惯性矩与荷载作用下计算挠度的截面惯性矩是不同的。准确计算预应力混凝土构件的挠度能给结构设计提供指导，构件挠度测试还能得到准确的在役混凝土的残余预应力；因此有必要对其在不同受力状态下截面惯性矩的计算进行研究。1试验背景试验测试了3根先张法预应力梁在放张后不同时刻的挠度及钢筋的残余预应力。3根试验梁的配筋、截面尺寸完全相同(图1)。3根梁的跨径和混凝土强度等级也相同，跨径1=5．4in。钢筋的残余预应力不完全相同。试验中测定钢筋的残余预应力是通过与

4、钢筋焊接一体的钢筋计实现的[3]。在构件的受拉区3根钢筋上装有5个钢筋计，钢筋计分别位于0．271(2个)，0．5l(1个)，0．731(2个)处(图2)。在预应力梁放张前，跟踪测试的数据显示钢筋中的应力已经稳定，所以放张后的测试应力完全是当时钢筋中的残余预应力。1lI，，y一32lI1450mmlI2700lnln注：图中l、2、3、4、5代表钢筋计的编号。图2钢筋计布置图Fig．2Distributionofsteelstressmetel瞎l量3中16／／／／／／巾8@2I／34／2：枷唧图1试验梁配筋及截面

5、尺寸Fig．1Reinfomementdistributionandsectionsizeofthetestbeam收稿日期：2010--01—26；修回日期：2010-06-17作者简介：骆城(1985一)，男，黑龙江省人，助理工程师，从事港口、海岸及近海工程研究。Biography：LUOCheng(1985-)，male，assistantengineer．万方数据2011年2月骆城，等预应力混凝土梁挠度计算研究612测试与计算结果2．1规范计算计算结果需要借助于试验测试的钢筋中残余预应力来获得。其中心挠度计

6、算公式如下c：]仨盟进一皇趟(1)。8E0q384E^式中：g为预应力梁的自重集度；Np为换算为不受力(包括不受自重)状态下随时间测得的预应力钢筋的受力；丘为混凝土弹性模量，其数值为E=2．87x104MPa；lo为所有钢筋及混凝土对其中心转轴的惯性矩，其数值为7．81E+09mm4；e。为预应力钢筋中心到中心转轴的距离，其数值为219姗川。表l为物理模型测试得到的挠度值，表2为根据表l运用规范计算得到的挠度值。2．2物理模型试验测试预应力梁的反拱度时，分别在梁的两端及中间安装位移计，调零后开始放张。设两端读数分别

7、为口和b，中间读数为c，那么位移计算式为向一(吐+b)／2tsJo测试挠度值见表3。由表2和表3可以得出：(1)1#梁的数据较其他两组数据大，但雒、3#数据相差不大，故采用2#、3#数据与计算值进行比较。(2)挠度的测试值总是大于计算值，因此推断可能是梁的实际刚度小于计算刚度。分析得出导致钢筋混凝土实际刚度小于计算刚度的原因：受拉区配置了较多的钢筋，放张后受拉区预应力钢筋的作用导致混凝土构件上部受拉，甚至可能出现裂缝。因此预应力钢筋的作用降低了梁的刚度，使反拱度增大；受拉区的预应力钢筋在放张并稳定后还会存在一定的残

8、余预应力，这部分预应力作用于梁构件上使其产生反拱度，挠度计算公式(1)中产生反拱度计算项的实际值比计算袭1不同时刻的肌值Tab．1ⅣDatdifferenttimesN表2规范计算挠度值Tab．2Calculateddeflectionaccordingtostandardmm值小，还可能是在计算钢筋混凝土截面对中心转轴的惯性矩时计算偏大，因为预应力钢筋使梁