预应力活性粉末混凝土箱梁抗弯性能试验[权威资料]

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1、预应力活性粉末混凝土箱梁抗弯性能试验　　摘要：为研究预应力活性粉末混凝土（RPC）箱梁的正截面受力性能，进行了2片预应力RPC箱梁的抗弯性能试验，研究了RPC箱梁的受力变形特征以及顶板横向预应力对其抗弯性能的影响。结果表明：预应力RPC箱梁具有良好的变形能力，其极限变形可超过跨径的1/50；RPC箱梁正常使用阶段的裂缝宽度和短期刚度可参照《纤维混凝土结构技术规程》（CECS38：2004）的相应公式计算，其中的钢纤维影响系数可分别取为0.4和0.2；RPC箱梁顶板内的横向预应力对截面抗弯承载力的影响较小，但会使受压区混凝土的应变分布更加均匀，从而减弱箱梁顶板受压的剪力滞效应并增加构件的

2、延性；试验中对顶板内施加2.95MPa的横向预压应力（仅为RPC棱柱体抗压强度94MPa的3.1%）后，可使箱梁受压翼缘的有效分布宽度增加约10%，构件延性指标增加约3%。试验结果验证了提出的预应力RPC箱梁正截面抗裂和抗弯承载力的计算公式。　　关键词：活性粉末混凝土；箱梁；抗弯性能；剪力滞效应；裂缝；变形　　U448.35文献标志码：A　　0引言　　活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，RPC）作为超高性能混凝土（UltraHighPerformanceConcrete，UHPC）的一种，具有强度高、韧性大和耐久性能优异等特点，且在热养护条件下几乎没有收缩，在

3、长期荷载作用下的徐变也很小（仅为普通混凝土的1/10左右）[1]。RPC的工程应用可望解决普通混凝土桥梁所面临的结构自重过大、跨越能力受限和耐久性不足等问题，其应用研究已引起土木工程界的极大关注并已应用到一些人行桥和中、小跨径的车行桥中[2-3]，在大跨桥梁中的应用研究也已逐步开展[4-6]。此外，混凝土箱梁结构以其良好的空间受力性能在桥梁工程中应用广泛，而RPC箱梁非常适于构成大跨混凝土桥梁的主梁，因此RPC箱梁亦具有良好的应用前景。在大跨混凝土箱梁桥中，除纵向预应力筋外，一般还在腹板和顶板分别配置竖向抗剪和横向抗弯的预应力筋而形成箱梁内的三向预应力体系。顶板内存在的横向预应力对箱梁

4、纵向抗弯性能的影响目前鲜见研究。　　文献[7]提出了钢筋RPC梁正截面抗裂计算公式，建议截面抵抗矩塑性影响系数可取为1.65（矩形截面）和1.90（T形截面）；文献[8]进行了3根钢筋RPC矩形截面梁的抗弯性能试验并提出了相应的正截面承载力计算公式，将受压区RPC的应力分布等效为矩形应力图形计算；文献[9]基于有限元分析结果建立了RPC梁的正截面承载力计算公式，将受压区混凝土应力近似为三角形分布；文献[10]对预应力RPC的T形梁进行了试验研究，提出了预应力RPC的T形梁开裂弯矩和极限弯矩的计算方法，并建议预应力RPC的T形梁的塑性系数γ=1.53；文献[11]通过6根钢筋RPC矩形截

5、面梁抗弯性能试验研究，建立了考虑截面受拉区拉应力贡献的正截面承载力计算公式和反映钢筋RPC梁自身受力特点的刚度及裂缝宽度计算方法；文献[12]对铁路预应力RPC箱梁进行了使用荷载下受力性能的试验研究；文献[13]对跨径为24m的预应力RPC梁进行了试验，梁中除了预应力筋外没有配其他钢筋，其混凝土抗压强度达到了207MPa，极限挠度达到了480mm。目前各国学者对RPC梁的正截面受力性能进行了较多研究，但主要针对T形梁和矩形截面梁，对RPC箱梁的研究很少且均未涉及箱梁顶板横向预应力对梁抗弯性能的影响。基于此，本文通过对2片预应力RPC箱梁进行受弯试验，研究预应力RPC箱梁的正截面抗弯性能

6、及横向预应力对其抗弯性能的影响。　　1试验概况　　1.1试件制作　　共制作2片截面尺寸相同的预应力RPC箱梁，梁编号分别为A1和A2，截面尺寸如图1所示。梁长5.0m，计算跨径4.76m，梁高500mm，顶板宽600mm，顶板厚70mm，腹板厚60mm，腹板高350mm，底板宽400mm，底板厚80mm。在梁端部设置150mm厚的横隔板。为研究横向预应力对抗弯性能的影响，试验梁A2跨中纯弯区段顶板布置了8根间距为150mm的后张横向预应力筋，见图2。　　试验梁采用的RPC中水泥、硅灰、石英砂、减水剂的配合比为1.00∶0.25∶1.4∶0.072，水胶比为0.20，钢纤维体积掺量为2%

7、。水泥采用P.O52.5普通硅酸盐水泥；石英砂粒径为0.4～0.6mm；采用可溶性树脂型高效减水剂，其掺量（质量分数）为2%，减水率为25%；钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，其直径为（0.16±0.005）mm，长度为（12±1）mm，抗拉强度大于2000MPa，体积掺量为2%。试验梁浇筑完成后采用塑料薄膜覆盖其表面，在实验室条件下对其进行自然养护。试验梁浇筑时预留100mm×100mm×100mm的立方体试块和100mm×100mm×400mm