铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

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1、第33卷，第6期C中HIN国ARA铁ILWA道YSC科IENC学EVo1．33No．62012年11月November，2012文章编号：1001—4632(2012J06—0011—06铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究钟铁毅，刘志东，闫志刚，季文玉，安明拮(1．北京交通大学土木建筑工程学院，北京lOOO44~2．北京公科固桥技术有限公司，北京100088)摘要：针对铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁，通过实梁静载试验和有限元分析，研究其受力性能。进行的2个循环加载试验结果表明：梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化，而且该梁均呈现线弹

2、性工作状态，平截面假定适用；梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝，该梁具有良好的抗裂性能。运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析，得到该梁的抗裂安全系数为1．4，极限承载力安全系数大于2．28，满足相关设计规范要求。关键词：预应力混凝土梁；活性粉末混凝土；静载试验；力学性能；抗裂性能；安全系数中图分类号：U448，35-U441．5文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4632．2012．06．03近年来，随着我国铁路建设的迅速发展，对低力PRC低高度T形梁进行试验研究的基础上，进高度梁的工程需求不断增加，同时要求低高

3、度梁即一步采用有限元软件ANSYS对其破坏全过程进行要满足刚度要求又要满足桥下净空要求，且具有好数值模拟分析，研究RPC低高度梁极限状态下的的耐久性。这使得采用普通混凝土设计低高度梁尤力学性能，并对RPC低高度梁的安全性进行评估，其是超低高度梁面临一定的困难。而活性粉末混凝从而为RPC梁的设计研究工作提供依据。土(ReactivePowderConcrete，RPC)的出现为解决这一问题提供了一条新的途径。RPC是一种1预应力RPC低高度T形梁的静载具有高性能的新型复合材料，RPC材料的高耐久试验性、高抗压强度、高抗裂性使其具有非常广阔的应用前景和发展空间L

4、1]。RPC材料应用于预应力结1．1梁结构尺寸构中具有许多优点，如其高抗压强度对结构的极限试验用RPC低高度T形梁尺寸参考道砟桥面承载力的提高有很大贡献，可以施加更高的预应后张法超低高度预应力混凝土梁通用图拟定，跨度力；RPC强度发展较快，可以使预应力筋张拉工为32m，梁高1．80m，距梁端4．3m截面范围内作提前进行，起到缩短工期的作用；由于RPC的的梁腹板为变截面，厚度分别为0．30，0．52和抗拉强度较普通混凝土有明显的提高，因此有利于1．06m(与梁下缘等宽)，中间部分梁腹板厚0．21使用状态下预应力混凝土梁的设计；同时RPC还m，梁肋中心距为2．2

5、m，采用9个横隔板。梁跨具有比普通混凝土低的徐变，故有利于减少预应力中横截面尺寸、腹板尺寸如图1和图2所示。损失。每片梁布置3束14—7巾5钢绞线，4束13—7夺5自RPC材料问世以来，国内外许多学者对其钢绞线，锚下控制应力1264．8MPa，有效预应力进行了一些试验研究，这些研究主要集中于RPC1063．5MPa。的材料配比、养护条件、耐久性和强度等方面[3书]，1．2试验加载设计或小比例模型试验[9．13]，但对于足尺RPC结构进根据TB／T2092-2003《预应力混凝土铁路行的试验研究很少。本文在对足尺铁路32m预应桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准

6、》[1，进行收稿日期：2011—09—10；修订日期：2012—09—15基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2007G030)作者简介：钟铁毅(1963一)，男，辽宁鞍山人，博士。中国铁道科学第33卷试验的加载设计计算。加载点布置如图3所示，实际现场试验加载如图4所示。200210010050rT0’广厂]0是I_一～一I．820_-—4'2_5～———1‘，2．D845．量●27—0_I155l●5’5J●2708—里宝：l／＼图4加载点布置现场图寮1试验过程中梁的加载分2个循环阶段进行，试．I(60I验准备工作结束后梁体承受的荷载状态为初始状图1跨中

7、横截面尺寸(单位；I'D-ITI)态，第1个循环加载到1．0倍设计荷载后再卸载到初始状态，第2个循环加载到1．2倍设计荷载后再卸载到初始状态。加载过程中，由于各加载千斤顶的推力存在控制误差，故实际加载值与设计加载值存在差别。2个循环过程中各加载等级下跨中设计图2梁腹板尺寸(单位：mm)荷载和弯矩以及实际施加的荷载和实测弯矩见表l和表2，表中加载等级K为加载过程中梁体跨中弯矩与设计弯矩之比；K为对应基数级的加载等级；K为对应静活载级的加载等级。图3加载点布置示意图(单位：m)在以下计算分析中以现场实测数据为准。表1第1循环的加载表2第2循环的加载第6期铁路32

8、m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究【Iu．，