预加力对开裂预应力混凝土梁体刚度效应的影响分析

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发布时间：2021-10-27

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：为了研究预加力对预应力混凝土梁桥开裂梁体刚度效应的影响，以公路桥梁中常用的预应力混凝土小箱梁和 T梁为
研究对象，基于设计规范中开裂预应力混凝土受弯构件刚度计算原理，采用统计分析、室内试验梁和实桥试验相结合方法，分
析开裂预应力混凝土梁受拉区预压应力与梁体短期抗弯刚度的关系。结果表明：小箱梁和 T梁受拉区混凝土开裂后，随预加
力在受拉区混凝土所产生预压应力的增大，开裂梁体短期抗弯刚度提高；对于开裂预应力混凝土梁桥，采用增设体外预应力
钢束的加固方法进行加固，可以有效地提高梁体短期抗弯刚度，较好地抑制梁体受力裂缝的发展。
关键词：预应力混凝土梁；开裂；预加力；刚度效应；开裂弯矩；短期抗弯刚度；理论分析；试验
中图分类号：U448．35；TU31l_1 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2016)01—0050—05
1 引言
预加力对混凝土梁抗弯刚度的影响一直是研究
的焦点问题。国内外学者在不同时期提出过预应力
度与混凝土梁抗弯刚度有关系的观点，但仍存在不
少争议的地方，能被广泛认可的数学力学模型一直
未能建立 _】 ]。对于预应力混凝土梁桥的损伤开裂
主梁，国内外多数桥梁规范中在计算主梁抗弯刚度
时没有考虑预应力度对刚度的影响_5 ]。目前，对
于普通钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁刚度的计
算，主要有以下几种方法：前苏联穆拉谢夫教授提出
的解析法、美国 D．E．Branson教授提出的有效惯矩
法、英国 CP一11O规范采用的等效拉力法等，我国
《混凝土结构设计规范》(GB 50010— 2002)对于预
应力混凝土构件的短期抗弯刚度计算理论则是在理
论与试验相结合的基础上提出的。为了研究预加力
对预应力混凝土梁桥开裂梁体刚度效应的影响，本
文在《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)有
关计算原理的基础上，通过室内外试验，研究预加力
对已开裂预应力混凝土梁体抗弯刚度的影响。
2 开裂预应力混凝土梁抗弯刚度计算基本原理
《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)中
将带裂缝的预应力混凝土梁视为变刚度构件，弯矩
与曲率曲线由双折线组成，双折线的交点位于开裂
弯矩 M 处。对于使用阶段已经出现裂缝的预应力
混凝土梁，其开裂截面区段的短期抗弯刚度 B。与开
裂弯矩 Mc 和截面上所受弯矩 Ms的比值有关，即：
No
』y1 … 1 、
(U 一叫一 1
一 (1．0+ )(1+O．457~)--0．7(2)
Mc 一 ( 。 + 7f k)W。 (3)
式中，B。、B。分别为开裂混凝土梁的短期抗弯刚度、
全截面抗弯刚度；分别为混凝土梁的纵向受拉
钢筋配筋率和抗裂边缘混凝土预压应力。其余参数
含义见规范 _8]。
cu 与预应力混凝土梁配筋率和截面特性有关，
通过对目前公路桥梁中常用的预应力混凝土小箱梁
和 T梁进行统计分析，其纵向的构造和受力钢筋配
筋率 P均在 0．011～ 0．013之间，故叫≥ 3。从式
(1)、式 (3)可以看出，预应力混凝土小箱梁和 T 梁
的短期抗弯刚度 B 随截面受拉区预加力所产生的
预压应力增大而增大。分析表明：对于预应力混
凝土梁桥中常用的小箱梁和 T梁，在因预应力度不
足或超载作用而使受拉区混凝土开裂后，其梁体刚
度 B必然会降低，这时预应力混凝土梁体的短期抗
弯刚度 B。与预加力在受拉区混凝土所产生预压应
力的大小有直接关系，即随着预加力在受拉区混凝
土所产生预压应力的增大，预加力对开裂混凝土梁
体的刚度效应会进一步增强，提高其短期抗弯刚度，