预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com◎预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究马志华，李元兵，张启伟(1．南通市公路管理处，江苏南通226001；2．同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：以某A类预应力混凝土预制简支小箱梁为对象，通过重物堆载法的分级加载试验，研究探讨了预应力混凝土简支箱梁开裂后的静力性能。结果表明：开裂后的预应力昆凝土箱梁尽管在设计荷载下仍处于线弹性工作状态，但其工作状况特征符合B类预应力混凝土构件。在各级荷载作用下，箱梁开裂区域相同部位钢筋与混凝土变形并不协调，正截面符合平截面假定，横截面剪力滞效应明显，且裂缝扩展较显著。同时，桥面

2、铺装层与箱梁共同作用完好，其组合作用可按考虑桥面铺装层完全参与作用计算分析。关键词：预应力混凝土箱梁；静力性能；线弹性；应变分布；裂缝0引言2预制简支小箱梁技术状况检测结果在桥梁服役过程中，由于受各种内、外因素(设采用外观与无损检测手段对结构主要构件进行了计标准、使用年限、投资数额、工程材料、外部环境、技术状况检测。检测内容包括：(1)小箱梁几何尺寸测养护质量、交通量、作用荷载、偶然事故等)错综复杂定；(2)小箱梁表观状况调查；(3)混凝土强度、碳化、裂的交互影响，预制小箱梁桥结构内部必然会产生变缝检测；(4)钢筋布置及混凝土保护层厚度。结果表异，导致承载力逐

3、渐降低，再加上桥梁腐蚀、老化、疲明：小箱梁几何尺寸、预应力钢绞线、普通钢筋直径、分劳、破损，给其正常使用埋下了隐患。这些危险和功布及混凝土保护层厚度符合设计要求。采用钻芯法测能滞后的桥梁的存在，不仅在一定程度上制约了经定箱梁混凝土抗压强度，实测值在71．5～77．1MPa济的发展，而且时刻威胁着人民生命财产的安全。之间，大于设计混凝土标号，混凝土弹性模量测试结果一旦发生事故，轻则交通受阻，给人民生活带来不为3．72×lOMPa。箱梁跨中5．8～8．6m范围内存便，重则造成严重的人员伤亡，给国民经济和社会稳在大量裂缝，裂缝沿腹板最高扩展至985mm。裂缝间定带来

4、严重后果¨1]。距20cm左右，分布均匀，最大宽度0．2Omm，基本为全面了解开裂后A类预应力混凝土预制简支箱闭合。梁的实际静力性能，本文选取某公路桥梁更换后的预制小箱梁，进行了详细的技术状况检测与设计荷载作用下3预制简支小箱梁全过程承载能力试验的分级加载试验，对此类预制小箱梁桥开裂后的静力性3．1测试断面及测点布置能进行了研究与评定，为此类桥梁的科学抉择与管理积选取小箱梁距跨中1．55m的断面S1和L／4断累了经验，也为其加固维修提供基础与依据。面S2为测试断面(参见图1)。各断面应力和既有裂缝开展监测测点布置如图2所示，挠度测点布置在小1工程概况箱梁底两侧

5、。研究对象为一段后张法预应力混凝土预制简支小箱梁，梁长28．52m，支座中心间距27．68m，梁高1．6m，梁宽2．4m，配有8束咖15．2mm的低松弛钢绞线，混凝土采用C5o。试验梁上已浇筑8cm厚的C4O混凝土铺装。设计荷载：公路一I级。收稿日期：2013-01-21N。．12013上冯么姥29学兔兔www.xuetutu.com◎⋯⋯一sN一3475N；2670N-167OS72475S-3lI_I1114567891NNNNNNN■L．．．●l-_-．-．羽罱O一1●N一12N．l—s-II哥S-5．S．6S．7NI8S．9S．1OS．11S，12N．

6、13N．14N。l5S．14S．131为混凝土应变片测点，▲为混凝土应变引伸仪测点，·为钢筋应变片测点图2S1、S2截面混凝土(钢筋)应变测点布置及编号图(mm)3．2测试内容及加载方式试验测试内容：①预制小箱梁测试断面在试验荷g{拭最磬姆碟00．O0OO0载下混凝土(钢筋)的应力；②预制小箱梁测试断面Sl～S2在试验荷载下的挠度；③预制小箱梁测试断面S1在试验荷载下的既有裂缝开展情况。利用混凝土试块作为重物进行加载，在加载位置处垫两个橡胶支座使其处于简支状态，即通过支点反力以集中力进行加载，加载计算图式见图3，相应的理0l002003004005o06o07

7、00论设计荷载P===300kN。分三级加载，每级加载x荷载／kN200kN。试验进行一次预加载，每级荷载稳定时间为图4试验荷载下箱梁既有裂缝宽度变化曲线10min4．2试验荷载下结构弹性性能图5为试验荷载作用下箱梁加载弯矩与应变关系曲线、挠度曲线。由图5可知：各分级加载或卸载工况下，箱梁混凝土应变、钢筋应力、梁体挠度各主要测点图3加载计算图示的加载弯矩与应变或挠度关系曲线均呈直线，加载和4结果分析与讨论卸载直线的斜率基本相同，卸载后结构基本恢复原状。4．1既有裂缝开裂监测结果与分析逐级增加或降低试验荷载大小，结构混凝土应力和箱图4为试验荷载作用下既有裂缝开展

8、情况监测结梁挠度均基本上按相应比例增加