配螺旋槽PC钢棒先张法预应力空心板受弯性能的试验研究

摘要

预应力混凝土用钢棒简称PC钢棒,是采用低合金钢热轧盘条为原料,经机械除锈、冷拔加工成型,再经淬火和回火热处理工艺生产的一种高强钢筋。根据PC钢棒标准《预应力混凝土用钢棒》GB/T5223.3-2005,其应具有强度高(1080 MPa~1570MPa)、延性好(δgt≥3.5％),可焊性、镦锻性强,可盘卷的优点。PC钢棒在生产过程中采用机械弯曲除锈,不需酸洗。
　　因此,推广应用PC钢棒部分替代高强钢丝、钢绞线不仅可以弥补我国现阶段中等强度预应力钢筋的不足,更可减少高强钢丝、钢绞线生产过程中因酸洗而带来的环境污染,取得一定的经济、环境效益。为检验PC钢棒在中等跨度预应力空心板中应用的可能性,本试验依据《预应力长向圆孔板图集》京92G42和《混凝土结构设计规范》GB50010-2002制作了12块配PC钢棒的预应力长向圆孔板。对构件制作过程的监测分析表明,本批次PC钢棒的材性较脆,镦头性能和蒸汽养护适应不高,延性和质量稳定性有待提高。
　　构件养护完成后,依据《预应力长向圆孔板图集》京92G42的要求进行了加载试验,全程量测了构件的挠度、裂缝宽度和裂缝数量的发展变化,并依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的要求进行了结构性能检验。通过试验发现,在建立有效预应力的条件下,配PC钢棒的空心板承载受力性能、恢复性能和破坏时的裂缝形态良好,且PC钢棒的强度能被充分利用,具有较好的抗裂、超载性能。但本批次试验中配置直径9.0mm的PC钢棒的空心板破坏时的裂缝宽度较小,且有脆断的危险,表明PC钢棒的延性和质量稳定性有待提高。参考有关资料,将空心板的不规则截面等效简化为“工”字形截面,并根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定进行了预应力损失、反拱、开裂荷载、正常使用极限状态下的挠度和极限状态下的受弯承载力进行了计算,通过与实测结果的对比分析,提出了工程中可用的计算建议。
　　最后分析了当前我国预应力空心板的主要配筋情况,并选取了四块跨度和张拉控制应力相近的配冷轧带肋钢筋,螺旋肋钢丝、高强钢绞线和PC钢棒的预应力空心板,对其承载受力性能进行了综合对比分析。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 当前我国预应力混凝土的应用状况及发展前景

1.2 当前我国主要预应力混凝土用钢筋及其力学性能特点

1.3 PC钢棒的力学性能特点

1.4 PC钢棒与钢绞线、螺旋肋钢丝、冷轧带肋钢筋的力学性能对比

1.5 课题的提出和本文的研究内容

第2章 试验方案和试件制作

2.1 试件设计

2.2 PC钢棒的实测材料强度

2.3 试件制作及养护

2.4 PC钢棒张拉控制应力的监测分析

2.5 本章小结

第3章 配PC钢棒预应力空心板受弯性能试验

3.1 配PC钢棒预应力空心板加载方案

3.2 配PC钢棒预应力空心板试验量测方案

3.3 试验板承载受力性能的初步分析

3.4 配PC钢棒预应力空心板的结构性能检验

3.5 裂缝的发展、破坏时的裂缝形态、残余挠度及残余裂缝宽度

3.6 本章小结

第4章 配PC钢棒预应力空心板受弯性能分析

4.1 正截面受弯性能分析的基本假定和空心板截面的简化

4.2 PC钢棒预应力损失的计算

4.3 配PC钢棒预应力空心板反拱分析

4.4 配PC钢棒预应力空心板的开裂荷载的计算

4.5 正常使用极限状态下挠度的计算

4.6 正截面受弯承载力分析

4.7 本章小结

第5章 配不同钢筋预应力空心板结构性能对比

5.1 当前我国主要预应力空心板用钢筋介绍

5.2 空心板结构性能对比

5.3 本章小结

第6章 结论和展望

6.1 主要结论及建议

6.2 前景及展望

参考文献

致谢