无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析

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1、无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析-工程事故分析无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析　无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析-工程事故分析无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析　无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析-工程事故分析无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析　无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析-工程事故分析无粘结部分预应力混凝土的疲劳变形分析　摘要：重复荷载作用下，由于混凝土疲劳损伤、非预应力钢筋与混凝土之间的粘结退化等因素的共同作用，无粘结部分预应力混凝土梁变形随疲劳次数的增加而增大。本文探讨了在重复荷载作用下无粘结预

2、应力混凝土刚度和裂缝的发展规律及其影响因素。　　关键词：无粘结预应力；疲劳变形；挠度；裂缝　　1前言　　近年来，无粘结预应力混凝土在各类工程结构中的应用越来越广泛。工程中，无粘结预应力混凝土在重复荷载作用下不但要具有一定寿命，并且其变形和裂缝应满足正常使用要求，因此无粘结预应力混凝土在重复荷载作用下的变形成为我们目前研究的一个重要课题。许多学者对无粘结预应力混凝土在单调荷载作用下的变形和裂缝都做了一定研究[1，2]，目前我国在规范[3]也提出了相应的计算方法，但对于重复荷载作用下无粘结预应力混凝土的长期变形研究还不成熟。本文对

3、目前国内外的研究成果进行了总结，研究了重复荷载作用下挠度变化及裂缝开展情况，并对其影响因素进行了探讨。　　　2单调荷载下的变形　　2.1单调荷载下的变形规律　　静载作用下，无粘结部分预应力混凝土梁的荷载-挠度关系同有粘结部分预应力梁基本相似。其荷载-挠度曲线也具有不开裂弹性阶段、开裂弹性阶段和塑性三个阶段[4]。呈现近于三直线的形状，其中第一阶段进入第二阶段是由于混凝土开裂引起，第二阶段进入第三阶段是由普通钢筋屈服引起的，随着荷载的增加挠度增大，刚度减低。　　静载作用下，加载初期在梁的纯弯段内，首先出现几条间距大约相等的裂缝。

4、随着荷载的增加，裂缝宽度逐渐增大，在原有裂缝基础上，还会产生新的裂缝，该性质和有粘结　　梁的性质一样。有粘结钢筋配筋多，裂缝条数就多，裂缝间距就小。当配置一定数量的非预应力有粘结钢筋时，可使无粘结预应力混凝土梁的立峰分布形态得到改善，并与有粘结钢筋的混凝土梁无明显差异。仅配无粘结预应力钢筋的混凝土梁的裂缝条数比有粘结要少得多，裂缝宽度大许多，随着荷载的增长，裂缝宽度与长度的发展也很快，破坏形态都是脆性的。　　2.2单调荷载下的变形计算　　2.2.1刚度计算　　无粘结部分预应力在荷载作用下可能有裂缝的出现。因此，根据文献【3】中

5、规定：允许出现裂缝的构件的短期刚度为：　　(1)　　式中——混凝土的弹性模量：　　——换算截面对中心轴的惯性矩。　　2.2.2裂缝计算　　文献【4】考虑裂缝不均匀性以及长期荷载作用下受拉混凝土的应力松弛、钢筋的滑移徐变等因素，给出了无粘结预应力混凝土受弯构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度（mm）的计算公式：　　（3）　　文献【5】也提出了相应计算方法：　　（4）　　（3）式中，（4）式中，为普通非预应力钢筋配筋率。　　从以上总结的计算方法来看，计算公式虽有所不同，但考虑的因素基本一致，主要包括：受拉区非预

6、应力筋配筋率、直径、保护层厚度、钢筋表面形状有关，而与预应力筋配筋率无关。　　3重复调荷载下的变形　　3.1重复调荷载下的变形发展规律　　重复荷载作用初期（2万次～5万次），无粘结部分预应力梁和钢筋混凝土梁的挠度、钢筋应变、混凝土应变急剧增加，裂缝不断向梁顶部延伸，裂缝间距迅速减小，原有裂缝宽度不断增加并伴随有新的裂缝的产生,之后逐渐趋于稳定。接近疲劳寿命时，梁内不断有响声发出，裂缝的宽度显著增大，且在梁表面出现明显的树枝状斜向裂缝，梁底混凝土溃裂，伴随一声响，梁底非预应力钢筋疲劳断裂，　　随疲劳荷载循环次数的增加,主裂缝之间

7、的混凝土疲劳损伤逐渐累积以及钢筋与混凝土之间的粘结力在疲劳荷载作用下发生退化，是造成裂缝原来裂缝宽度增加和新裂缝产生的主要原因。　　3.2重复荷载下刚度与裂缝宽度的计算　　重复荷载作用下，无粘结部分预应力混凝土梁的荷载-变形曲线与1次静载作用十分相似。在低应力水平下，随着循环次数的增加，变形增加较小，达到一定周期后基本不再增加，保持相对稳定；在高应力水平下，变形增加幅度较大。变形不仅与配筋率有关，而且与重复荷载的应力状态，循环次数有关。　　相比普通钢筋混凝土，无粘结部分预应力混凝土梁的刚度退化更明显。这是由于普通钢筋混凝土梁在

8、使用荷载下已经开裂，在开裂后的疲劳损伤累积不明显[3]。而预应力混凝土梁在使用荷载下受拉区混凝土没有完全开裂，以后随着疲劳损伤累积使得受拉区混凝土完全开裂，截面刚度降低。　　文献[6]根据试验推出疲劳荷载循环次数N次以后挠度和裂缝宽度与单调荷载作用下挠度和裂缝宽度之间的关系：