30王英-预应力混凝土简支梁(板)中无粘结筋应力增长规律研究

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1、预应力混凝土简支梁（板）中无粘结筋应力增长规律研究王英，王晓东，郑文忠（哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090）提要把握无粘结筋应力增长规律是准确计算无粘结预应力混凝土受弯构件刚度、裂缝开展宽度及正截面承载力的基础。针对无粘结部分预应力混凝土梁（板）在受荷过程中的无粘结筋不符合变形平截面假定的特点，应用等刚度法及弯矩—曲率非线性分析法，编制了可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无粘结筋应力增长规律的计算程序。基于模型试验结果和大量仿真分析结果，得到了非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式、预应力筋布筋型式、跨中预应力筋合力点

2、至受压区边缘的距离等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下简支梁（板）中无粘结筋应力增长的影响规律；建立了无粘结部分预应力混凝土简支梁（板）中无粘结筋极限应力增量的计算公式。关键词预应力混凝土；简支梁（板）；无粘结筋；应力增长；规律1引言[1-4]图1与的关系要较准确地计算无粘结部分预应力混凝土受弯构件的变形和裂缝开展宽度，就要把握无粘结部分预应力混凝土受弯构件中无粘结筋在正常使用阶段的应力增长规律。要较准确地计算无粘结预应力混凝土受弯构件正截面极限承载力，就要把握无粘结部分预应力混凝土受弯构件中无粘结筋极限应力增长规律。若以无粘结部分预应力混凝土简支梁的综合

3、配筋指标（）为横坐标，以无粘结筋极限应力增量为纵坐标，各简支试验梁的试验结果如图1所示。从图1中可发现相同时，相差悬殊。因此，基于模型试验结果和大量仿真分析结果，探索非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式、预应力筋布筋型式、跨中预应力筋合力点至受压区边缘的距离等参数对正常使用阶段及正截面承载能力作者简介：王英（1968－），女，博士研究生，副教授。基金项目：国家自然科学基金项目（50178026）教育部新世纪优秀人才支持计划项目（教科司[2005]290号）。极限状态下简支梁（板）中无粘结筋应力增长的影响规律，建立了无粘结部分预应力混凝土简支梁（板）

4、中无粘结筋极限应力增量的计算公式是必要的。2无粘结部分预应力混凝土简支梁（板）的全过程分析2.1计算思路无粘结部分预应力混凝土梁（板）中的无粘结筋因与其周围混凝土的应变不协调，故不服从变形的平截面假定。针对这一特点，对无粘结部分预应力简支梁（板）在正常使用阶段采用等刚度法进行变形计算，即假定无粘结筋的应力水平暂维持不变，按等刚度法去计算递增后的荷载所对应的变形，据此变形可得无粘结筋与递增后的荷载相对应的应变，进而确定该阶段无粘结筋应力增长规律；当跨中控制截面出现塑性铰后，通过引入梁的整体变形协调条件解决平截面假定不再适用这一难题，采用弯矩—曲率非线性分析法，以跨中控

5、制截面压区混凝土边缘应变达到极限压应变作为简支梁极限承载能力的标志，最终确定简支受弯构件中无粘结筋极限应力增量值。2.2承载能力极限状态无粘结筋应力计算当预应力梁跨中控制截面的非预应力筋屈服后，梁中形成塑性铰，使得最大弯矩截面等刚度法失效。为解决这一问题，采用分段计算的方法，支座到开裂弯矩值所在截面为一个区段，从开裂弯矩值所在截面到屈服弯矩值所在截面为一个区段，从屈服弯矩值所在截面到极限弯矩所在截面为一个区段，极限弯矩值分布区为一个区段，据此，分为若干区段。以每一区段为单位沿梁长分割成若干微段，应用力和力矩平衡方程求得微段上的预应力筋水平位置处的混凝土应变，最后沿梁

6、长对各段内预应力筋水平位置处的混凝土应变求和，得出所考察荷载下无粘结筋应力增量值。图2极限荷载下梁弯矩图图2为三分点加载简支梁，受弯构件下边缘混凝土开裂拉应变取为；普通钢筋屈服截面钢筋拉应变；混凝土压区边缘极限压应变，在假定预应力筋应力已知的条件下可根据迭代方法对截面开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩及相应的开裂曲率、屈服曲率、极限曲率和开裂截面中和轴高度（从受压边缘算起）、屈服截面中和轴高度、极限弯矩截面中和轴高度进行计算。现将简支梁划分为相互对称的：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个区段，全长共8个区段，见图2。每个区段上的弯矩、曲率和中和轴高度假定为沿梁长线性分布，根据在荷载作用下

7、的弯矩图和梁的自身性质即可解得各区段的长度、、、。对每个区段条带划分多个微段，从而根据弯矩曲率关系及平截面假定计算出各区段内无粘结筋水平处混凝土的伸长、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ：(1)其中、为等弯矩区段内第微段的曲率及中和轴高度值；、为普通钢筋屈服截面区段内第微段的曲率及中和轴高度值；、为混凝土开始出现裂缝截面区段内第微段的曲率及中和轴高度值；、为梁端截面区段内第微段的曲率及中和轴高度值。则沿梁全长无粘结筋水平处混凝土的总伸长为：(2)从而可得无粘结筋极限应变增量，进而据无粘结筋本构关系求得极限应力增量。3与已有试验的比较文献[3]报道了由中国建筑科学研究院王逸、杜拱辰所做的