环向约束作用下预应力传递长度理论解析和试验

摘要

为改善梁体受力性能,研究了环向约束作用下的预应力传递长度并得出其解析方程。首先,通过考虑先张法预应力钢绞线的“Hoyer效应”,采用厚壁圆筒理论模型,建立平衡方程、黏结力方程和相容方程,提出有环向约束作用下的先张法预应力钢绞线传递长度的理论表达式;其次,设计并进行先张法小梁试验,测量钢绞线放张7 d后预应力混凝土梁腹板(与钢绞线中心等高)位置处混凝土应变,验证提出的传递长度理论表达式的正确性;最后,对比预应力传递长度理论计算值、试验值和不同标准规范设计值。研究结果表明:在钢绞线周围设置环向约束弹簧可以显著缩短预应力传递长度(缩短量大约为45%),有效改善梁体受力;提出的有环向约束作用下钢绞线预应力传递长度理论表达式能较好反映实际预应力传递长度,其理论计算值与实测值之比的平均值非常接近;先张法预应力的放张会增加预应力传递长度,在实际的施工中应该缓慢逐级放张,不宜直接切割放张。现行规范对预应力传递长度的计算是偏于保守和安全的:《混凝土结构设计规范MGB 50010--2010》的计算值最为保守;《CEB-FIB 2010规范》和《ACI 318M-02规范》中预应力筋传递长度的计算值比较接近实测值;《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)计算结果处于中间位置。