轨道交通预应力混凝土U形梁极限承载力试验研究

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发布时间：2021-09-16

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轨道交通预应力混凝土U形梁极限承载力试验研究
王炎，钱利芹，肖林。
(1．浙江理工大学建筑工程学院，浙江杭州310018；2．金华市婺城区公路管理段，浙江金华321000；
3．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)
摘要：为研究城市轨道交通预应力混凝土U形梁的力学性能，对一座跨度为30 m的预应力混凝土u形
简支梁桥进行了静栽破坏试验。试验中测试了主梁关键截面混凝土和钢筋的应变以及竖向位移与荷载
之间的关系，详细分析了梁体破坏过程与破坏特征。研究得到了如下结论：主梁的消压弯矩为1．31倍
设计荷载，在加载至2．0倍设计荷载时主梁开始进入塑性阶段，破坏荷载为2．7倍设计荷载；加载过程
中底板出现较为明显的横向应变，表明底板具有典型的空间板受力效应；梁体破坏过程表现出明显的延
性，表明结构设计合理，具有较强的安全储备。
关键词：城市轨道交通预应力混凝土U形梁极限承载力破坏试验
中图分类号：U446．1 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2015．03．06
近年来，随着城市轨道交通的快速发展，预应力混
凝土u形梁的应用日趋广泛。。与传统箱形轨道梁
相比，u形梁不仅具有降噪效果好、造形美观、断面利
用率高、造价低廉等优点，同时，u形梁还可以减少桥
梁的建筑高度，特别适合桥下净空受限制的城市轨道
交通。u形梁采用主梁腹板作为受力构件，正弯矩作
用下腹板下缘及道床板受拉而存在开裂的可能，因此
需要合理地配置预应力束才能保证结构的安全性与耐
久性。u形梁的荷载主要通过底板传递至纵梁下
部，纵梁下缘承受吊拉力作用，纵梁与底板连接处受力
复杂。同时，由于u形梁是开口薄壁构件，因此其抗
扭性能相对于箱形结构来说较差。
要推广u形梁的应用，有必要先对其力学性能进
行深入研究。本文针对重庆轻轨交通后张法预应力混
凝土u形简支梁，通过实桥的破坏试验，对其静力行
为、抗裂性、极限承载力等进行了研究，对评价结构承
载力、耐久性具有重要意义。
1 试验概况
1．1 结构概况
某后张法预应力混凝土u形简支梁跨度为30 m，
跨中梁高1．8 m，端部梁高1．94 11"1。混凝土行车道板
设置在距离底板中心线两侧30 em处，宽80 em、高
30 em，轻轨轨道铺设于行车道板之上，u形梁构造如
收稿日期：2014-04-21；修回日期：2014·1l一20
作者简介：王炎(1982一)，男，安徽萧县人，讲师，博士。
图1所示。梁体采用的混凝土强度等级为C55，底板
混凝土掺聚丙烯纤维，主梁沿纵向布置10束预应力筋
(两腹板各布置1束纵向预应力筋，底板布置8束纵向
预应力筋)。单线预制u形梁自重1 780 kN。
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图1 U形梁横断面(单位：mm)
1．2 加载方案
为研究预应力混凝土u形梁在荷载作用下应力、
变形与裂缝的发展规律，本文对结构进行破坏试验。
对于简支U形梁来说，主要承受弯矩，在使用过程中，
跨中是受弯的最不利截面。因此首先按照规范计算u
形梁在设计荷载作用下跨中的最大弯矩，然后以此为
基准荷载分级施加，直至结构破坏。设计荷载如表1
所示。试验加载布置如图2和图3所示。二期恒载
(均布荷载)采用混凝土块施加，活载(集中荷载)采用
钢锭模拟。
2 测点布置
2．1 应力测点布置
试验采用振弦式混凝土应变计测量u梁表面混