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1、预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥的试验研究PRESTRESSTECHNOLOGY第三石改馆姆优秀顿左勿论炙奖专超《预左技末》2o10年第2期总第79期预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥的试验研究黄盛楠刘英奎叶列平孙海林冯鹏陆新征(清华大学土木工程系北京100084)摘要:强度等级在CL40以上的高强轻质混凝土(HSLWC)应用于大跨度桥梁结构,具有减轻自重,有效降低结构内力,增大跨度,减少桥墩数量等优点.以云南安宁至楚雄高速公路l4号达连坝段公路桥为原型,按照i/4tL例设计了一个3跨预应力高强轻骨料
2、混凝土连续刚构桥,其桥面结构采用CL50混凝土,进行了多种荷载工况的试验研究.结果表明,预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥具有较好的受力性能,1倍和1.5倍等效车队荷载通过时,各项指标均满足规范要求;2倍等效车队荷载通过时,部分指标不满足使用要求,但桥梁表现出了较好的延性;在严重超载情况下,桥梁虽破坏严重,但仍可保持较好的承载力水平且不会发生跨塌.关键词:刚构桥模型试验高强轻骨料混凝土预应力残余变形高强轻质混凝土(HSLWC)指采用高强轻骨料(主要是陶粒)配制的强度等级在CL40以上的轻骨料混凝土,其
3、表观密度为1600kg/m～1950k~m,比相同强度等级的普通混凝土轻25%～30%,应用于大跨度桥梁结构,可以有效减小结构自重,增大桥梁跨度,减少桥墩的数量,降低基础处理的费用,而且对于地震区,可以降低地震作用,具有显着的综合经济效益J.到目前为止,北美用LWC建造了800多座桥的桥面j,其中绝大部分为桥面板的新建或翻修.近十年来,挪威在大跨桥梁工程应用HSLWC方面发展迅速,成为世界上应用最先进的国家之一J.从1966年开始,我国先后建成了32座跨度在16.Om～21.4m的中,小跨度公路桥,
4、既有钢筋轻骨料混凝土桥梁,也包括少量的预应力轻骨料混凝土桥梁.目前,我国轻骨料混凝土强度普遍较低,缺乏HSLWC(CL≥40)的相关研究资料和工程应用经验.为推动HSLWC在桥梁工程的推广应用,交通部西部科研项目《轻质}昆凝土用于大跨径桥梁的研究》专门对HsLwc在桥梁中的应用进行了研究.本文以云南安宁至楚雄高速公路14号达连坝段公路桥为原型,按照1/4的缩尺比例设计了本文获第三届欧维姆优秀预应力论文奖三等奖(原载工程力学2007年增刊.1)o一个3跨预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥的模型试验,模拟
5、车队荷载对各种工况进行加载试验,考察其受力性能和使用性能,为高强轻骨料混凝土桥梁的工程应用提供依据.1试验概况云南安宁至楚雄高速公路14号达连坝段公路桥见图1,设计荷载为汽"20J,桥上部结构采用预应力高强轻骨料混凝土的箱形截面,按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023—85》设计.根据试验场地条件,模型桥按1/4缩尺比例制作,同时为便于制作,将截面简化为工字形,布置有一根屈服强度为1820MPa的预应力钢绞线,与实际结构吻合预应力筋采用曲线布筋(见图2(d)).轻骨料混凝土的应力应
6、变关系采用王振宇用同样骨料的轻骨料混凝土试验后得到的修正曲¨如图3(a)所示,峰值应变建议取为2500g~;预应力钢筋及普通钢筋的实测应力应变曲线见图3(b)～图3(d),相关材料实测强度值参见表1.表1模型桥试验材料参数轻骨料混凝土钢筋屈服强度/MPa抗压强度f/MPa弹性模量/MPa1012钢绞线715.252.552.27×103424001820PRESTRESSTECHNOLOGY第三石改体姆优秀撅左方论文奖专超《j5i左拉末》2010年第2期总第79期根据相似比例,模拟桥制作完成后,进行
7、预应力张拉,经过一段时间的预应力损失后最终获得的有效预应力为170kN.同时为保证模型桥与原桥处于相同的受力状态,设置3kN/m配重以模拟桥梁在自重下的实际应力状态,然后再施加荷载进行试验.点,两边边跨各1个.将汽一20级车队按照相似比等效为3点集中荷载,等效后的单点荷载为25kN(本文以下均以单点荷载值表示).加载时,为了模拟桥梁在实际使用中的车队移动荷载,将3个千斤顶从南到北依次组合模拟车辆荷载进行分级加载,最后5个千斤顶同时加载直至破坏.整个本试验共有5个加载点,其中中间跨3个加载加载分为4种
8、工况,见图4.试验加载过程如下:/.190035《0o.19O01I.2..2.11.2.2.11._,,9500【95气l16)00.L9—:::;;95008I1—-1-(a)原型桥(b)断面12ll2图1原型桥梁及其截面2lI2I3QQQ(c)断面2中一位移计(a)模型桥梁轮廓及位移计布置位置示意图(b)断面1(.)断面2肋.._工砌至.lJ',Illl一.gLl500【500t5oooo.L.2750【2Ooo.20oo2250(d)预应力筋布置图2模型桥.
