先张单折线形预应力筋混凝土简支T梁力学性能理论分析与试验研究

摘要

近年来，随着大跨度结构设计要求的不断提高，折线配筋先张法预应力工艺逐渐受到研究人员的重视，并已在国内外跨海大桥、高速公路和高铁桥梁中已开始有应用。
　　折线配筋先张法是先张法的一种，其通过在台座上的弯起器将预应力弯折成折线形式获得与弯矩图形状相近的预弯矩，既克服了传统先张法直线形预应力梁不能适用较大跨度的缺点，又具有后张法构件可变化预应力筋线形的优点，因而能适用于建造更大跨度的混凝土桥梁。但现有折线先张梁结构都均用双折线形式，即预应力筋弯折两次，而对单折线配筋先张梁构件的力学性能缺少研究。单折线配筋是指将预应力筋在跨中弯折一次，与双折线配筋形式相比，其减小了预应力筋与弯起器摩擦引起的预应力损失以及预应力筋弯折的预应力损失，同时又降低了施工成本，因而应用前景广阔。
　　本文以遂广高速公路某大桥建设为背景，对30m跨单折线先张法预应力混凝土简支T梁的力学性能进行理论分析和模型试验研究，为单折线先张法预应力混凝土T梁结构的工程应用推广提供研究依据。论文的主要完成的工作有:
　　(1)推导了单折线预应力混凝土构件的预应力计算方法，并根据30m单折线先张法预应力混凝土T梁的布筋及截面设计，对其预应力筋的预应力参数进行了计算分析，进而用等效荷载法计算预压力和弯矩，并对其受弯、受剪承载能力以及挠度和裂缝进行了计算分析，最后提出了相关计算建议。
　　(2)对验加载方案进行了设计，包括测点布置、加载方案、加载制度、加载装置等，为进一步开展模型试验研究作必要准备。
　　(3)进行了一片跨径30m的单折线先张法预应力混凝土简支T梁足尺模型静力加载试验，从破坏形态、破坏机理、承载能力、刚度和抗裂度等方面对T梁的性能进行综合评价，结果表明梁体具备良好的抗裂性和延性，各项指标均满足规范要求，符合“强剪弱弯”的设计原则。通过将试验结果与理论计算结果进行比较，两者吻合较好。对顶板混凝有效应力分布宽度规律进行分析，提出对有效翼缘宽度折减的建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 预应力混凝土

1．2．1 基本原理

1．2．1 发展及应用概况

1．3 折线先张法预应力梁结构的研究及应用状况

1．3．1 折线先张法预应力梁结构的原理

1．3．2 国内外折线先张预应力混凝土梁的研究现状

1．3．3 折线先张法预应力梁结构的应用情况

1．4 主要研究内容和技术路线

第二章 单折线先张法预制简支梁结构受力性能理论分析

2．1 概述

2．2 折线配筋预应力梁的设计原理

2．3 单折线预应力梁截面设计及配筋构造

2．4 预应力损失分析

2．5 混凝土预压力计算

2．6 正截面受弯承载力计算

2．6．1 正常使用状态

2．6．2 开裂弯矩状态

2．6．3 承载能力极限状态

2．7 受剪承载力计算

2．8 挠度计算

2．8．1 跨中反拱值计算

2．8．2 荷载作用下挠度计算

2．9 裂缝宽度计算

2．10 本章小结

第三章 单折线先张法预制标准梁体试验方案设计

3．1 概述

3．2 试验内容

3．2．1 梁体外观质量检查

3．2．2 梁体上拱值测试

3．2．3 梁体强度试验

3．3 试验装置和加载方案

3．3．1 试验装置

3．3．2 试验加载方案

3．4 测试内容及测点布置

3．4．1 梁体混凝土应变

3．4．2 普通钢筋应变

3．4．3 钢绞线应变

3．4．4 挠度分布

3．4．5 数据处理方法

3．4．6 裂缝观测

3．5 本章小结

第四章 单折线先张30m跨简支梁足尺模型试验结果及分析

4．1 概述

4．2 梁体外观检查及上拱度测试

4．3 正常使用状态抗弯加载试验

4．3．1 挠度变形

4．3．2 混凝土应变

4．3．2 钢筋应变

4．4 抗弯开裂加载试验

4．4．1 裂缝与挠度

4．4．2 混凝土应变

4．4．3 钢筋应变

4．5 抗弯破坏加载试验

4．5．1 裂缝特性

4．5．2 挠度及延性

4．5．3 钢筋应变

4．5．4 受压翼缘有效应力分布宽度

4．6 本章小结

结论与展望

一、本文主要工作及结论

二、有待进一步研究的问题

致谢

参考文献