预应力混凝土组合箱梁扭后抗弯性能分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期水利水运工程学报No．32011年9月HDR0．SC匝NCEANDENGDGSep．2011预应力混凝土组合箱梁扭后抗弯性能分析胡少伟，胡汉林(南京水利科学研究院，江苏南京210029)摘要：为研究预应力混凝土组合箱梁扭后的抗弯性能，进行了5根预应力组合梁的先扭后弯试验．试验在梁跨中对称荷载作用下进行，考虑试验梁受扭矩作用历史，并与完整组合梁的试验进行对比得到扭后预应力组合梁的极限抗弯承载力、跨中弯矩一挠度曲线及钢梁截面应变增长曲线，并提出了预应力组合梁扭后承载力计算公式．试验结果表明：预应力组合梁扭后承弯能力将会降低；受扭历史影响预应力

2、组合梁的抗弯能力；预应力能够提高扭后预应力组合梁的抗弯能力．关键词：预应力混凝土；组合箱梁；承载能力；试验研究中图分类号：TU378文献标志码：A文章编号：1009—640X(2011)03—0001—09目前，预应力混凝土组合箱梁在桥梁工程中得到了广泛应用¨．由于该结构发挥了钢材和混凝土各自的材料优势，且钢箱梁抗扭、抗弯性能好J，预应力技术又提高了梁结构的强度与刚度，所以预应力混凝土组合箱梁在城市大跨桥梁中的应用前景越来越广阔．工程实际中桥梁通常处于弯矩、扭矩等共同作用下的复合受力状态，而且不同的荷载组合对预应力混凝土组合箱梁的承载性能影响很大，因此探讨组合梁受扭后的承载能力具

3、有现实意义．为了研究预应力混凝土组合箱梁扭后抗弯性能，完成了5根预应力组合梁的先扭后弯试验．试验在梁跨中对称荷载作用下进行，考虑试验梁受扭矩作用历史，并与完整预应力组合梁的试验进行对比得到扭后预应力组合梁的极限抗弯承载力、跨中弯矩一挠度曲线、钢梁截面应变增长曲线等重要参数，并提出了预应力组合梁扭后承载力汁算公式．1试验情况试验设计了5根跨度为3．3m的预应力混凝土组合箱梁，在抗弯试验前，2根试验梁已受纯扭荷载达到破坏，3根梁已受复合弯扭荷载达到破坏．试验梁混凝土采用C60高强混凝土．钢箱梁采用Q235钢板焊接组成，托板和底板采用10mm钢板，腹板采用8mm中板．栓钉按照塑性方法、

4、完全剪力连接设计，直径为16mm，间距120mm，沿纵向双排均匀布置，以保证钢与混凝土截面间剪力的有效传递．各构件图1试验梁截面(单位：mm)截面形状、尺寸完全相同．梁截面尺寸见图1，试验梁材料特Fig．1Detailsofspecimensection(unit：mm)性见表1．收稿日期：2010—09—11基金项目：中央级公益性科研院所重大项目《连续组合梁新型结构在程中应用关键技术研究》(Y410006)；江苏省自然科学基金资助项目(BK2007010)作者简介：胡少伟(1969一)，男，河南杞县人，教授级高级工程师，博士，主要从事工程结构与材料方面研究．E—mail：hus

5、haowei@nhri．en学兔兔www.xuetutu.com2水利水运工程学报表1混凝土和钢材的力学性能Tab．1Mechanicalperformanceofconcreteandsteel养护条件u—／^／／c／屈服强度极限强度弹性模量钢材类型fMPaMPaMPa10MPa,／MI／MIa'／104MPa8fllnl钢板34047020．6同条件养护”68．258．943．514．0410nlln钢板275425206标准养73．464．223．564．14中8钢筋310435206中10钢筋34545020．6注：①同条件养护系指试块和构件在同样温度、湿度环境下进行养护

6、，作为构件的拆模、H{池、fn『1及结构验收的依据．②标准养护系指试块在温度为(20_+3)℃，相对湿度住90％以上的环境中养护．1．1试验梁受扭破坏情况5根试验梁在纯弯试验之前，均受扭破坏，受扭情况为：2根纯扭破坏，3根受复合弯扭破坏(破坏类型为扭型破坏)．试验在自行设计的加载装置上进行，采用液压伺fJ~SL控制，对称分级加载直至破坏．纯扭试验装置和复合弯扭试验装置分别见图2和3，抗扭试验参数见表2．纯扭及弯扭试验结果见表3．从表3可以看出，由于弯矩作用，受弯扭作用试验梁歼裂时的转角比受纯扭作用梁要大，而极限转角却较小，证明弯矩的作用提高了组合梁的抗扭刚度．弯扭作用下的梁扭转破

7、坏表现出脆性，而纯扭梁表现出一定的延性．球铰(a)加载示意图(单位：lllln)(b)加载实物图图2纯扭试验装置Fig．2Loadingapparatuswithpuretorque球铰(a)加载示意图(单位：mm)(b)加载实物图图3弯扭试验加载装置Fig．3Loadingapparatuswithbending—torsion学兔兔www.xuetutu.com脯账靳第3期胡少伟，等：预应力混凝土组合箱梁扭后抗弯性能分析3舾临腼∞∞∞加∞∞∞如加m0注：．．表示试验中第1次出