預(yù)應(yīng)力組合梁研究綜述

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1、預(yù)應(yīng)力組合梁研究綜述【摘要】預(yù)應(yīng)力組合梁充分利用了高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋、鋼材和混凝土三種材料的力學(xué)性能，具有應(yīng)用范圍廣、承載力高、使用性能好、抗疲勞性能優(yōu)良和經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，目前在國內(nèi)外得到了越來越多的應(yīng)用。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力組合梁在國內(nèi)外的最新應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和冋顧，介紹了預(yù)應(yīng)力組合梁的受力性能，闡述了其優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例，并針對(duì)存在的問題提出了建議?！娟P(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力組合梁；力學(xué)性能；抗震性能0?前言組合梁是充分利用鋼與混凝土兩種材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過剪力連接件組合而成的一個(gè)整體受彎構(gòu)件，具冇強(qiáng)度高、延性好、抗疲勞性

2、能優(yōu)越、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中仍具有變形大、負(fù)彎矩區(qū)域混凝土板處于受拉等不足。而預(yù)應(yīng)力組合梁是在普通組合梁的基礎(chǔ)上，合理地布置高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋，并對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉，使組合梁在承受全部外荷載之前建立起預(yù)應(yīng)力。該預(yù)應(yīng)力能減小或抵消梁在外荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力，從而降低應(yīng)力峰值、提高結(jié)構(gòu)剛度、改善結(jié)構(gòu)受力性能。預(yù)應(yīng)力組合梁是現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)在組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，它兼有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件和組合梁的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。它的主要優(yōu)點(diǎn)如下：充分利用了混凝土、鋼材、預(yù)應(yīng)力筋的材料強(qiáng)度，減小了構(gòu)件截面尺寸；改善

3、了構(gòu)件的受力性能，擴(kuò)大了彈性范圍，減輕了自重，可以節(jié)約鋼材10%?20%,降低構(gòu)件造價(jià)5%?10%；通過施加預(yù)應(yīng)力降低了構(gòu)件的最大拉應(yīng)力，使低韌性鋼梁的脆斷可能性減小，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的疲勞抗力,通過降低冇效應(yīng)力幅值增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的疲勞使用壽命；增大了結(jié)構(gòu)的剛度，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能；通過控制結(jié)構(gòu)負(fù)彎矩段裂縫，改善了結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性；使用體外預(yù)應(yīng)力體系，減小了預(yù)應(yīng)力摩阻損失，便于重復(fù)張拉與維護(hù)，更換已損壞的鋼索［1］。L預(yù)應(yīng)力組合梁力學(xué)性能研究1.1一年持續(xù)荷載下預(yù)應(yīng)力組合梁的受力性能薛偉辰［2］基于1年長

4、期荷載試驗(yàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力組合梁的長期變形、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)變、鋼梁應(yīng)變、抗剪連接件的滑移等時(shí)隨性能進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。在此基礎(chǔ)上，指出我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)預(yù)應(yīng)力組合梁長期撓度的計(jì)算方法偏于不安全，并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議。1.2預(yù)應(yīng)力組合梁的極限承載力計(jì)算詹界東［3］等釆用塑性分析法分析了預(yù)應(yīng)力組合梁在極限狀態(tài)下的受力性能?根據(jù)塑性中和軸的位置把梁的截面分為2類，分別給出了它們的判別條件和抗彎承載力的計(jì)算公式.以此確定構(gòu)件的承載力?計(jì)算結(jié)果表明，在最大偏心距相同情況下，直線布置、梯形布置和三角形布置的極限承

5、載力相同；預(yù)應(yīng)力組合梁比普通組合梁的極限荷載可提高27.7%；鋼梁屈服強(qiáng)度提高，梁的極限荷載也隨著提高。1.3預(yù)應(yīng)力作用下組合梁混凝土法向應(yīng)力分析周安［4］等針對(duì)在混凝土翼板中設(shè)置后張預(yù)應(yīng)力的連續(xù)組合梁，提出由分擔(dān)預(yù)加軸丿J、主彎矩和次彎矩產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力計(jì)算公式，主要分析施加于混凝土翼板的預(yù)應(yīng)力通過剪力鍵向鋼梁傳遞的力學(xué)模型，建立混凝土翼板承擔(dān)的預(yù)壓力沿梁縱軸的分布函數(shù)和理論解，求得考慮剪力鍵柔性的混凝土法向應(yīng)力計(jì)算公式，作為組合梁抗裂設(shè)計(jì)依據(jù)。對(duì)于采用柔性剪力鍵的預(yù)應(yīng)力組合梁，周安等建立了考慮剪

6、力鍵滑移及組合梁壓縮變形的混凝土法向應(yīng)力理論計(jì)算方法，為組合梁在各個(gè)截面的抗裂分析提供了更精確的依據(jù)。1.4預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁徐變應(yīng)力重分布預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁中，先、后澆注的混凝土的齡期和應(yīng)力水平不同,兩部分的徐變變形相互制約，將導(dǎo)致應(yīng)力重分布，如何計(jì)算此效應(yīng)，一直是一個(gè)空白。盛興旺［5］等基于平截面變形假定和線性徐變理論,建立了預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁徐變應(yīng)力重分布的計(jì)算理論和公式，供設(shè)計(jì)參考。最后以預(yù)應(yīng)力混凝土組合T梁為例，分析了徐變應(yīng)力重分布效應(yīng)。1.5用于預(yù)制預(yù)應(yīng)力組合梁的剪切強(qiáng)度鍵在預(yù)制系統(tǒng)中板也是

7、一個(gè)預(yù)制元素，板網(wǎng)連接是間斷的且通常由通過遺留在連接線和規(guī)定間距網(wǎng)格Z間的洞口的現(xiàn)澆混凝土插頭（剪力鍵）組成。板對(duì)復(fù)合梁的抗彎強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很大程度上取決于單獨(dú)鍵的抗剪強(qiáng)度和它們之間的間距。這個(gè)工作中的一個(gè)測試程序是用來估計(jì)用于實(shí)驗(yàn)包括預(yù)制鋼筋混凝土橋面板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁的滿刻度剪切鍵，作為鋼筋連接數(shù)量和類型的一個(gè)功能。在測試結(jié)果和剪切摩擦模型基礎(chǔ)上，得到了一剪切鍵抗剪強(qiáng)度的估算方程［6］。2.預(yù)應(yīng)力組合梁在負(fù)彎矩作用下的研究1.1預(yù)應(yīng)力組合梁在負(fù)彎矩作用下的塑性較長度研究賈遠(yuǎn)林［7］等為了研究休外預(yù)應(yīng)

8、力組合梁在負(fù)彎矩作用下的塑性較長度，采用懸臂梁模型，運(yùn)用有限元方法對(duì)截面支撐條件、跨高比及幾何性質(zhì)對(duì)羯性較長度等參數(shù)的影響進(jìn)行了分析.分析結(jié)果表明，組合梁在負(fù)彎矩作用下的力學(xué)性能受穩(wěn)定控制，其支座單邊塑性較長度約為0.5倍鋼梁腹板高度，并不隨截面幾何性質(zhì)、加載方式等的改變而明顯變化。2.2預(yù)應(yīng)力組合梁負(fù)彎矩作用下梁端轉(zhuǎn)動(dòng)能力研究對(duì)組合梁施加體外預(yù)應(yīng)力，可有效提高截面的開裂彎矩，然而預(yù)應(yīng)力的施加降低了板件的屈曲臨界應(yīng)力，減小了截面的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。