预应力钢-混凝土连续组合梁抗弯性能试验

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发布时间：2021-09-04

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预应力钢一混凝土连续组合梁抗弯性能试验
胡少伟，叶祥飞
(南京水利科学研究院材料结构研究所，江苏南京210024)
摘要：为研究预应力钢一混凝土连续组合梁的抗弯性能和内力重分布情况，设计了7根简支组合梁、
3根连续组合梁以及1根连续纯钢梁进行抗弯性能试验。试验结果表明：预应力连续组合梁抗弯
性能良好，对负弯矩区的混凝土翼板施加预应力能明显提高组合梁的截面刚度，减缓连续组合梁的
开裂，同时也降低了截面滑移；预应力筋内力增量与荷载、挠度均呈现较好的线性关系。
关键词：预应力；连续组合梁；负弯矩；抗弯性能；内力重分布
中图分类号：TU398 文献标志码：A 文章编号：1006—7647(2014)Ol一0037—06
Test for flexur~ behavior of pre-stressed steel concrete continuous composite beams／／HU Shaowei，YE Xiangfei
(Materials&Structural Engineering Depaamem，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210024，China)
Abstract：In order to study the flexural behaviors and the redistribution of the internal force of pre—stressed steel concrete
continuous composite beams，seven simply supposed composite beams，three continuous composite beams，and ODe
continuous pure steel beam were designed to test for flexural behavior．The test results show that the flexural behaviors of
pre—stressed continuous composite beams are good；the pre—stress added to concrete flange in the area of the hogging
moment can improve the rigidity of the composite beam section，slow the crack of continuous composite beams，and reduce
the section slip as well；and the internal force increment of pre—stressed rebar has a strong linear relationship with load and
deflection．
Key words：pre—stress；continuous composite beam；hogging moment；flexural behavior；redistribution of internal force
钢材与混凝土作为目前土木工程中应用最广泛
的两种建筑材料，具有不同的力学性能特点，钢一混凝
土组合梁结构是基于钢结构和钢筋混凝土结构发展
起来的一种新型的横向承重结构，主要由钢梁与混凝
土翼板通过剪力连接件组合形成共同受力的整体，充
分发挥钢材受拉和混凝土受压的力学性能 1-2 3。随着
国民经济的快速发展，对工程设计的要求也越来越
高，逐步出现了预应力钢一混凝土简支组合梁结构和
预应力钢一混凝土连续组合梁结构，预应力技术的出
现缓解了普通钢一混凝土组合梁负弯矩区开裂和刚
度不足的问题，但目前对连续组合梁的抗弯性能研
究并不充分。本试验设计9根预应力钢一混凝土
组合梁(PCB-25一PCB-28、PCB-30、PCB-31、PCCB．
32一PCCB一34)进行连续组合梁抗弯性能试验，通过
改变剪力连接程度、预应力施加、荷载加载方式等试
验参数和条件分析预应力组合梁受弯时的变形、截
面应变、界面滑移及破坏形态；研究剪力连接程度对
正弯矩简支组合梁极限抗弯承载力的影响、翼板施
加预应力的负弯矩组合梁的抗弯性能及预应力钢一
混凝土连续组合梁的内力重分布情况，为实际工程
中预应力组合梁的设计提供参考。
1 试验内容
1．1 试验梁设计
试验设计4根正向加载的简支组合梁(PCB-25～
PCB-28)、3根反向加载的简支组合梁(CB一29、PCB一
30、PCB-31)、3根连续组合梁(PCCB-32～CCB-34)，
同时，为更好地比较连续组合梁与连续纯钢梁受力
性能的不同，还设计1根连续纯钢梁(sB一35)。试验
梁均采用(2j8@200的箍筋，翼板面积均为800 mmx
130 mm，其他基本设计参数如表1所示。
组合梁的混凝土翼板采用强度等级为C60的高
强混凝土，上下均匀配置5根热轧光圆钢筋HPB235，
箍筋采用(2j8热轧圆盘条，剪力连接件采用牌号为
ML15AL的 16x100圆柱头栓钉，普通平焊B1型瓷
环，均沿梁长纵向双排均匀布置，其中连续组合梁采
基金项目：国家自然科学基金(51279111)；水利部公益性行业科研专项(201201038)
作者简介：胡少伟(1969一)，男，河南开封人，教授级高级工程师，主要从事工程结构与材料研究。E—mail：hushaowei@nhri．ca
水利水电科技进展，2014，34(1) Te／：025—83786335 E mail：血@hhu．edu．cn http：／／kkb．hhu．edu．m ·37 ·
表1 试验粱的基本设计参数
用完全剪力连接，栓钉间距为140 m／n，正弯矩简支组
合梁PCB-25、PCB 26与PCB-27、PCB 28的栓钉间距分
别为280 mln、140 mln；负弯矩简支组合梁CB-29、PCB．
30、PCB一31的栓钉间距分别为750 rain、180 mm、
270 mm，预应力筋采用(2j 15．2的钢绞线。组合梁
试件的截面构造详图如图1所示，各种材料的力学
性能参数由材料力学性能试验获得，见表2～4。
图1 组合梁截面构造详图(单位：mm)
表2 钢板力学性能参数
表3 钢筋、预应力筋力学性能参数
刑
直径／截面面积／弹性模量／屈服应变／屈服强度／极限强度／
失 mm mm2 GPa 10—6 MPa MPa
试件抗一蒸蒸
PCB-25 66．67 2．61 46．36 35．9
PCB-26 66．67 2．61 46．36 35．9
PCB-27 66．67 2．61 46．36 35．9
PCB-28 66．67 2．61 46．36 35．9
CB．29 67．52 2．66 48．16 30．6
PCB-30 67．52 2．66 48．16 3O．6
PCB一31 67．52 2．66 48．16 3O．6
PCCB．32 62．16 4．O5 36．1O 39．7
PCCB-33 62．16 4．05 36．10 39．7
CCB．34 62．16 4．O5 36．1O 39．7
钢梁力学性能参数由生产厂家提供。由于试验
条件的限制，未对预应力钢绞线进行材料力学性能试
验，在设计和计算过程中，根据混凝土结构设计规范
其极限强度取标准值1 860 MPa，弹性模量取195 GPa。
1．2 试验装置及加载方案
试验加载装置采用八通道液压伺服机，结合配
套的伺服液压计算机控制系统，使用其中一个通道，
通过分油器使得两个600 kN的千斤顶出力相等，实
现同步加载，试验加载装置如图2所示。试验采用
分级(每级8 kN)持续加载，在混凝土出现