东方高架组合梁负弯矩区受力性能 试验研究.doc

东方高架组合梁负弯矩区受力性能试验研究The stress performance analysis of negative moment region of Eastern Elevated Highway steel -concrete composite beam顾静忠1 倪文婷1 苏庆田2（1苏通科技产业园规建局 2同济大学桥梁工程系）摘 要：本文通过对三根后结合预应力试验梁的试验实例，分析了在荷载施加的各个阶段，后结合预应力组合梁与其余两种试验梁的差异，研究了混凝土板裂缝随荷载增加的发展规律、钢梁与混凝土板各个测点上的应力分布规律、试验梁的跨中挠度随荷载变化的规律以及试验梁的最终破坏形态。关键词： 高架桥梁 组合梁 试验 研究1 概述钢-混凝土组合结构桥梁充分利用钢材和混凝土各自的材料性能，通过剪力连接件将二者结合起来共同受力，相对于混凝土梁具有结构自重轻、构件截面尺寸小、承载力高、抗震性能好、施工速度快等优点，相对于钢梁具有刚度大、整体稳定性能好等优点。目前组合结构已成为继混凝土结构和钢结构之后的一种新型结构体系。东方大道快速化改造工程主线高架桥南起沿江公路，北至通沪大道，主线高架终点，主线高架全长约12.8公里，同时，全线共设置10对平行式上下匝道和一对定向匝道（星湖大道处E8和E9），桥梁总面积约38.628万m2，建安总造价约20亿元。E8，E9匝道为37+45+37m钢-混凝土组合梁，桥面全宽9.0559.4m。设计基准期：100年，桥梁安全等级：一级，桥梁标准横断面采用流线型，钢梁采用Q345qD钢材，桥面板采用现浇C50混凝土，混凝土桥面板与钢梁之间通过布置于钢梁顶板的圆头焊钉剪力钉连接，剪力钉直径22mm，高度为200mm。 2 组合梁负弯矩区受力性能的试验方案后结合预应力组合梁作为一种新型的组合梁结构，目前对其的研究资料极少，后结合预应力对组合连续梁的整体受力性能、钢梁的受力、混凝土裂缝、组合梁的极限承载能力的影响都需要进行分析研究。为了更深入更准确的了解后结合预应力组合梁的受力特性，本试验制作了一根后结合预应力试验梁（N-3）以研究此类组合连续梁的整体受力性能、钢梁的受力、梁跨中挠度及破坏模态等。同时，本试验还分别制作了一根非预应力组合试验梁（N-1）和一根常规先结合预应力试验梁（N-2），用以观察、对比和分析在荷载施加的各个阶段，后结合预应力组合梁与其余两种试验梁的差异，主要包括其混凝土板裂缝随荷载增加的发展规律、钢梁与混凝土板各个测点上的应力分布规律、试验梁的跨中挠度随荷载变化的规律以及试验梁的最终破坏形态。通过对比以上试验现象以及相关数据，分析后结合预应力组合梁在受力上的特点。2.1 试验梁设计方案组合梁负弯矩区受力性能试验梁包括：非预应力组合试验梁（N-1）、常规预应力组合试验梁（N-2）以及群钉后结合预应力组合试验梁（N-3）。通过对比各试验梁在预应力张拉以及承载力试验过程中混凝土板与钢梁的应力、变形以及裂缝的发展情况等，分析后结合预应力组合梁在整体受力上的特点，尤其是后结合预应力组合梁混凝土板的受力特性。图1.1试验梁总体布置图图1.2 N-1与N-2试验梁断面图图1.3 N-3试验梁断面图试验梁总体布置图如图1.1所示，试验梁钢梁部分顶板厚6mm，腹板厚8mm，底板厚10mm，混凝土板厚100mm，板宽1400mm。除剪力连接键布置形式不同之外，三根试验梁其余几何尺寸一致。图1.4剪力钉布置图图1.4分别列出了均匀布置剪力钉与群钉剪力钉布置图，其中N-1和N-2试验梁采用单钉布置，剪力钉纵向间距为120mm，分布于钢梁翼缘上，同一截面每侧翼缘布置2根剪力钉，横向间距为80mm；N-3试验梁为剪力钉为群钉形式，群钉采用33的布置形式，其纵横向间距均为60mm，群钉簇之间的间距为60mm。剪力钉采用ML15型剪力钉。图1.5均匀布置剪力钉图1.6群钉剪力钉N-1试验梁为无预应力组合梁，纵向钢筋直径为8mm，箍筋直径为6mm，其混凝土板配筋图如图所示： 图1.7 N-1试验梁混凝土板配筋图N-2与N-3试验梁为预应力试验梁，其混凝土板配筋图以及预应力钢束布置图如下图所示。其纵向钢筋直径为8mm，箍筋直径为6mm，预应力钢束采用15.24钢绞线。图1.8 N-2与N-3试验梁配筋图与钢束布置图在浇筑混凝土的过程中，N-3试验梁预留群钉后浇沙浆孔，待预应力张拉完成后浇筑砂浆，以实现钢梁与混凝土的结合。 图1.9 N-3试验梁群钉预留孔2.2试验内容组合梁模型试验梁测试内容主要包括试验荷载、混凝土桥面板裂缝开展及其宽度、全梁挠度变形以及钢梁底板、钢梁腹板、钢梁上翼缘、混凝土桥面板的应力状态。图为本次试验的加载示意图。图1.10组合梁位移计布置（cm）图1.11为组合试验梁位移计布置图，其中P表为测量全梁竖向位移的挠度位移计，采用精度为0.005mm的电子位移计，布置于钢梁底面。图1.11组合梁位移计布置（mm）负弯矩区模型试验梁应变测点主要布置于中支点截面、距中支点1倍梁高（570mm）以及距中支点1/4跨（1250mm）处截面，见图4.1.7。钢梁上翼缘测点布置在上翼缘底面，箱梁外侧。腹板测点主要布置于外侧，以便应变片的粘贴，钢梁底板测点布置于底部外侧，钢梁底板箱内侧无测点。同时，在钢梁腹板与底板也相应的布置了应变计。图1.12钢梁测点布置（mm）图1.8为混凝土桥面板表面测点布置。混凝土应变片主要布置于混凝土板顶面，与钢梁上应变片布置图相类似，混凝土应变测点主要布置于中支点截面、距中支点1倍梁高（570mm）以及距中支点1/4跨（1250mm）处截面。图1.13 混凝土桥面板表面测点布置2.2.1加载及测试方案图1.14后结合预应力组合梁试验本试验加载方法如图1.14所示，采用液压千斤顶对试验梁跨中处施加反向集中荷载，千斤顶下端置于地面，其顶面放置一圆弧面朝上弧形钢板使试验量能自由转动。一端使用反力架固定，传力路径为支座荷载分配梁反力架地锚；另一端采用千斤顶对梁端竖向位移限定。边支点混凝土板和荷载分配梁之间采用弧形垫板，以使试验梁在加载过程中试验梁端部能自由转动（图1.15），保持简支结构体系。图1.14为负弯矩区受力性能模型试验现场。 （a）梁端球铰约束 （b）中支点弧形板约束图1.15试验梁边界约束试验加载程序分为预加载和正式加载两部分。预载荷载为40kN，分2级施加，每级荷载20kN，持荷10分钟，最后卸载至0。根据预加载数据，判断加载设备及测试仪器等是否正常工作，调整故障设备后正式加载。正式加载分两阶段进行，第一阶段荷载值从0至混凝土板首次出现裂缝为止，每级荷载约为100kN，加载速率为10kN/min；第二阶段从第一阶段结束时的荷载只至试件破坏，每级100kN，加载速率为20kN/min。试验加载至极限荷载后，缓慢卸载至0。整个加载及卸载过程中连续采集试验数据。3试验结果及分析3.1组合梁的材性试验结果钢梁板材材质为Q345，其材性试验依照GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法中所述方法测试其屈服强度及极限强度，结果见表。表3.1钢板基本力学性能板厚应用部位试件编号屈服强度实测值/Mpa屈服强度平均值/Mpa极限强度实测值/Mpa极限强度平均值/Mpa8mm腹板1386.6 384.3546.1547.42379.9548.83386.4547.26mm翼缘1406.7402.9545.1542.22405.0541.83396.9539.610mm底板1399.2398.2552.2552.32400.4551.33395.0553.2混凝土用普通钢筋采用HRB335热轧带肋钢筋，其屈服强度与极限强度分别如表3.2所示。表3.2钢筋基本力学性能直径应用部位试件编号屈服强度实测值/Mpa屈服强度平均值/Mpa极限强度实测值/Mpa极限强度平均值/Mpa8mm纵向受力钢筋1577.2 563.8650.9651.42583.2686.73535.4633.04559.3635.03.2组合梁受力性能试验结果3.2.1预应力张拉N-2与N-3试验梁分别为常规先结合预应力试验梁和后结合预应力试验梁，待混凝土达到其强度后开始预应力张拉，在张拉过程中，通过正弦式应变计监控跨中混凝土板与钢梁应力的变化情况。预应力张拉采用对称、多次张拉的方法，保证预应力均匀的施加于混凝土板。其张拉端预应力钢束编号如图4.2.2所示，一共有5组钢束，每组钢束有预应力束，其中、组每根钢束最终张拉力为100kN，、组每根钢束最终张拉力为105kN。图3.2预应力钢束编号其中N-2试验梁预应力张拉顺序如表3.3所示，N-2试验梁总共进行了14次预应力张拉。表 3.3 N-2试验梁预应力张拉（单位：kN）第1次80第2次80第3次100第4次100第5次100第6次80第7次80第8次100第9次100第10次105第11次105第12次105第13次105第14次105由于N-3试验梁混凝土板中有群钉孔洞，削弱了在预应力张拉阶段混凝土板的承载力，因此N-3试验梁总共进行了24次预应力张拉，如表3.4所示。表 3.4N-3试验梁预应力张拉（单位：kN）第1次35第2次35第3次70第4次70第5次67第6次35第7次35第8次70第9次70第10次70第11次70第12次70第13次100第14次100第15次100第16次70第17次70第18次100第19次100第20次105第21次105第22次105第23次105图3.3试验梁预应力张拉端预应力试验梁的张拉端如图3.3所示，从左到右一共5组钢束，采用扁锚对其进行固定。(1) N-2试验梁N-2试验梁的应变计均布置与试验梁中支座处，其横截面布置如图4.2.4所示。图3.4 N-2试验梁应变计布置图表3.5为预应力张拉完成后钢梁与混凝土板的应变，根据应变计测得的数据可以看出，施加于混凝土的预应力有一部分通过剪力连接键传递给钢梁，导致混凝土板应力较小均为2MPa以内，而钢梁顶板与腹板靠近钢梁部分产生压应力，钢梁底板与腹板靠近底板部分产生拉应力。表3.5 N-2试验梁预应力张拉阶段应变混凝土板钢梁编号12345678910-29-25-47-20-47-46-1172231（MPa）-1.04-0.9-1.69-0.72-1.69-9.66-2.311.474.626.51(2) N-3试验梁N-3试验梁的应变计布置应变计均布置与试验梁中支座处，在群钉灌浆孔处未设置应变计，其横截面布置如图4.2.5所示。图3.5 N-3试验梁应变计布置图图3.5为预应力张拉完成后钢梁与混凝土板的应变，根据应变计测得的数据可以看出，由于钢梁与混凝土板之间没有通过剪力连接键实现连接，故混凝土板中的应力明显大于N-2梁中混凝土板的应力，基本为56MPa。但由于混凝土与钢梁之间存在摩擦力，因而可以看出仍然有一部分预应力传递给了钢梁，导致钢梁顶板与腹板靠近顶板部分出现压应力，钢梁底板与腹板靠近底板部分出现拉应力，但其数值大大小于N-2梁中钢梁应力。表3.6 N-3试验梁预应力张拉阶段应变混凝土板钢梁编号135678910-170-159-162-13-9112（MPa）-6.12-5.724-5.832-2.73-1.890.210.210.42通过对比预应力张拉阶段N-2与N-3梁在预应力张拉阶段的数据，可以看出经过预应力张拉之后，N-3试验梁中混凝土板储备的压应力明显高于N-2试验梁，更有利于组合梁的整体受力。待预应力施加完成后，对N-3试验梁群钉灌浆孔浇筑微膨胀高强砂浆，实现混凝土板与钢梁结构的连结。3.2.2破坏过程图 3.7 裂缝混凝土桥面板分区图如图3.7所示，为了方便标识裂缝的位置以及其发展趋势，将混凝土板做分区处理。其中，横向一格代表10cm，板厚表示混凝土板侧向厚度方向，其宽度也为10cm，纵向一格代表15cm。(1) N-1试验梁N-1试验梁在试验加载过程中，在中支座处附近负弯矩区混凝土板首先出现裂缝，随着荷载的增加，裂缝逐渐向边支座扩展，且裂缝宽度不断增加。负弯矩区混凝土开始退出工作，钢筋在混凝土板退出工作以后替代混凝土板承担拉应力，在钢筋屈服后，钢梁腹板及底板开始大面积屈服，当试验荷载达到1600kN时，组合连续梁的跨中荷载位移曲线已经表现出了明显的非线性特征，预示着结构已经接近或者到达了承载能力极限状态。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.8 第一条裂缝发展情况试验梁在正式加载以后，当试验荷载达到100kN时，中支点负弯矩区混凝土板出现细微裂缝，裂缝条数共1根，最大裂缝宽度约为0.05mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.9 300kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.9所示，当荷载继续增大到300kN时，负弯矩区混凝土板已经出现了一定数量的裂缝，主要集中在中支点左右一倍梁高的范围内，裂缝走向基本为横桥向，表明混凝土板主要为受拉开裂。裂缝中已经有一条横向贯穿整个混凝土板的裂缝，其位置位于横向中心线15cm处，该裂缝宽度如为0.21mm，为这一荷载等级下最宽的裂缝。当荷载增加到260kN时，出现宽度为0.2mm的裂缝。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.10 600kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.10所示为荷载为600kN时负弯矩区混凝土板裂缝分布图，裂缝区域扩大到距离中支点左右2倍梁高的区域，并且原有的裂缝在横向有所发展，且出现了新的横向裂缝，横向贯穿裂缝也较之于前一荷载阶段多。在这一荷载等级下，裂缝的最大宽度为0.27mm，这条裂缝即为140kN时已经产生的横向贯通裂缝。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.11 900kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.11所示为900kN时试验梁负弯矩区混凝土板顶面裂缝分布图，900kN时裂缝的分布相比600kN时在区域上有了较为明显地扩大且更为密集，裂缝区域的边缘已经沿伸至距离中支点3倍梁高的地方。原有裂缝继续向两侧沿伸，在中支点一倍梁高范围内有多根裂缝发展成为横向贯通裂缝。此荷载等级下裂缝最大宽度为0.31mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.12 1200kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.12所示为1200kN时负弯矩区混凝土板顶面的裂缝分布图。在这一荷载等级下，裂缝区域进一步扩大，中支点左右2倍梁高范围内开始出现数条贯通裂缝，中支点左右2倍梁高范围内以贯通裂缝为主，且裂缝宽度较900kN增加较大，在这一荷载等级下，裂缝的最大宽度为0.59mm，如图（b）所示。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.13 1500kN时混凝土板的裂缝发展情况试验荷载到达1500kN时，负弯矩区混凝土板顶面的裂缝分布如图3.13所示。从1200kN到1500kN这一阶段，新增裂缝较少，原有的裂缝宽度开始迅速增大，中支点处裂缝最大宽度达到1.37mm，肉眼清晰可见。试验梁的挠度变形增加较快，中支点处钢梁出现大面积屈服。在试验荷载达到1950kN时，试验梁变形继续增大，肉眼清晰可见，此时已无新裂缝出现，中支点处裂缝迅速增大，最宽裂缝超过3mm。 图3.14 混凝土板总体变形及最大裂缝(2) N-2试验梁N-2试验梁为常规预应力试验梁。与N-1试验梁相似，在试验加载过程中，在中支座处附近负弯矩区混凝土板首先出现裂缝，随着荷载的增加，裂缝逐渐向边支座扩展，且裂缝宽度不断增加。负弯矩区混凝土开始退出工作，钢筋在混凝土板退出工作以后替代混凝土板承担拉应力，在钢筋屈服后，钢梁腹板及底板开始大面积屈服，当试验荷载达到1600kN时，组合连续梁的跨中荷载位移曲线已经表现出了明显的非线性特征，预示着结构已经接近或者到达了承载能力极限状态。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.15第一条裂缝发展情况试验梁在正式加载以后，当试验荷载达到375kN时，中支点负弯矩区混凝土板出现细微裂缝，裂缝条数共1根，最大裂缝宽度约为0.06mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.16 600kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.16所示为荷载为600kN时负弯矩区混凝土板裂缝分布图。裂缝区域由中支点扩展到距离中支点左右1倍梁高的区域，并且在距中支点左侧25cm处出现了一条贯通裂缝，其裂缝宽度为0.09mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.17 900kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.17所示为900kN时试验梁负弯矩区混凝土板顶面裂缝分布图，900kN时裂缝的分布相比600kN时在区域上有了较为明显地扩大且更为密集，裂缝区域的边缘已经沿伸至距离中支点左右1.52.0倍梁高处。原有裂缝发展成为横向贯通裂缝，并且有大量的新增贯穿裂缝出现。在中支点一倍梁高范围内有多根裂缝发展成为横向贯通裂缝。当荷载达到780kN和 900kN荷载等级下裂缝最大宽度分别为0.2mm、0.27mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图 3.18 1200kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.18所示为1200kN时负弯矩区混凝土板顶面的裂缝分布图。在这一荷载等级下，裂缝区域进一步扩大到中支点左右3倍梁高处，中支点左右2倍梁高范围内以贯通裂缝为主，且裂缝比上一阶段更为密集，裂缝宽度有所增加。在这一荷载等级下，裂缝的最大宽度为0.34mm，如图3.18（b）所示。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.19 1500kN时混凝土板的裂缝发展情况试验荷载到达1500kN时负弯矩区混凝土板顶面的裂缝分布如图3.19所示。从1200kN到1500kN这一阶段，原有裂缝宽度增加较为迅速，由于原有裂缝宽度增加导致的卸载作用，新增裂缝数较少。中支点处裂缝最大宽度达到0.46mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.20 1800kN时混凝土板的裂缝发展情况试验荷载到达1800kN时负弯矩区混凝土板顶面的裂缝分布如图3.20所示。从1500kN到1800kN这一阶段，新增裂缝较少，在原有裂缝基础上出现短裂缝，中支点处裂缝最大宽度达到0.46mm，该裂缝为首次出现的贯通裂缝。同时，在1700kN开始，试验梁跨中挠度变形开始迅速增加，中支点处钢梁顶底板开始出现大面积屈服。中支点处裂缝最大宽度达到0.46mm。 在试验荷载达到1950kN时，试验梁变形继续增大，肉眼可见，此时已无新裂缝出现，中支点处裂缝迅速增大，最宽裂缝达到0.75mm。 图3.21 混凝土板试验梁总体变形及最大裂缝(3) N-3试验梁N-3试验梁为后结合预应力试验梁。在试验加载过程中，裂缝首先出现在中支座处砂浆孔的边角处，随着荷载的增加，各个砂浆孔的四角都开始出现向外发散的裂缝。随着荷载的增加，裂缝产生的区域不断扩大，且裂缝宽度也不断增加，组合连续梁的跨中荷载位移曲线已经表现出了明显的非线性特征，预示着结构已经接近或者到达了承载能力极限状态。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.22第一条裂缝发展情况试验梁在正式加载以后，当试验荷载达到387kN时，中支点负弯矩区混凝土板出现细微裂缝，裂缝条数共1根，最大裂缝宽度约为0.04mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.23 600kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.23所示，当试验荷载增加到600kN时，混凝土板顶面已经出现了4条横向贯通裂缝，裂缝基本从中支点混凝土桥面板砂浆孔的四角向外沿伸，主要位于在距离中支点前后1倍梁高的范围内。在裂缝在某些局部区域出现了不对称，这主要和加载的精度及结构的对称精度有关，从总体上看，裂缝的分布基本对称。在这一荷载等级下，裂缝的最大宽度为0.07mm，裂缝为该荷载等级下新出现的，位于中支点砂浆孔靠梁左侧部位。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.24 900kN时混凝土板的裂缝发展情况当试验荷载增加到900kN时，混凝土板顶面位于中支点附近的6个沙浆孔四角所展开的裂缝均发展成为横向贯通裂缝，主要裂缝区域逐渐扩展到中支点左右两倍梁高的范围，如图3.24所示。横向有沙浆孔的混凝土板裂缝新增较多切原有裂缝发展为横向贯通裂缝，同时在横向无砂浆孔洞的区域内也出现了裂缝。与之前两根试验梁不同的是，裂缝宽度在整个有裂缝的范围内，各个位置的裂缝宽度差别不大，且裂缝的分布更为分散，此荷载阶段裂缝的最大宽度为0.12mm。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.25 1200kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.25所示，当荷载等级为1200kN时，混凝土板的裂缝区域扩大距离中支点左右第四个砂浆孔处，在中支点左右横向无沙浆孔的混凝土板原有的短裂缝相互连接形成数条横向贯通裂缝，并且在新增的裂缝区域新增了多条长裂缝，这些长裂缝有着明显的互相连通形成贯通裂缝的趋势，且位于中支点的贯通裂缝分叉出了多短裂缝。在这一荷载等级下，最大裂缝宽度为0.16mm，为中支点处的横向贯通裂缝。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.26 1500kN时混凝土板的裂缝发展情况如图3.26所示，当荷载等级继续增大到1500kN时，混凝土板裂缝范围没有继续扩大，但裂缝在原有区域内更为密集。在中支点裂缝区域，多条原有的贯通裂缝分叉出短裂缝，与其余裂缝相交，说明混凝土有了较为明显的破坏。此外，多条以前的短裂缝也迅速的连通形成了横向贯通裂缝，从整个开裂区域来看，横向贯通裂缝已经较为普遍，几乎均匀地分布在整个裂缝区域之中。在这一荷载等级下，初始最大裂缝的裂缝宽度增大为0.22mm；其中出现0.2mm 宽度裂缝时，其荷载为1400kN，较N-2试验梁提高了近93%。 （a）裂缝分布图 （b）裂缝最大宽度图3.27 1800kN时混凝土板的裂缝发展情况当试验荷载增大到1800kN时，如图3.27所示，相比前一荷载等级下的混凝土裂缝，在中支点区域附近，除原有的裂缝延伸形成贯通裂缝以外，基本没有新增裂缝的出现；在裂缝区域的边缘，虽然区域没有扩大但在裂缝的数量依然在增加，使得整个混凝土板的裂缝分布密集而又均匀。在这一荷载等级下，在远离中支座出新增了数条短裂缝，试验梁体变形开始增大，说明中支点处钢梁开始进入屈服阶段，中支座附近裂缝宽度也开始迅速增加，最大裂缝的裂缝宽度增大为0.42mm。当试验荷载增大到2000kN时，已无新增裂缝出现，试验梁跨中挠度进一步增大，裂缝宽度也开始继续增大，最大裂缝宽度为0.49mm，位于中支点附近靠沙浆孔处。表3.7 混凝土板裂缝对照表（单位：mm）300kN600kN900kN1200kN1500kN1800kN最终裂缝N-10.210.270.310.591.372.013N-2-0.090.270.340.460.550.75N-3-0.070.120.160.220.420.49表3.7提供了在各个荷载阶段，各试验梁混凝土板上缘所实测的最宽裂缝。总表中可以看出N-1试验梁裂缝出现最早，且随着荷载的增加，其裂缝宽度增长速度遇大于其余两根试验梁；相对于N-3梁，N-2梁在600kN荷载作用下裂缝宽度略大于N-3梁，但随着荷载的增加，N-2梁的裂缝增长速度明显大于N-3梁，在900kN1500kN这一阶段N-2梁的裂缝最大宽度均超过了N-3梁裂缝最大宽度的2倍，可见N-3梁的预应力施加效果明显好于N-2梁；当荷载达到1500kN之后，N-3梁的裂缝开始迅速增大，但仍然明显小于N-2梁，其最终破坏裂缝为0.49mm，小于N-2梁的0.75mm。表3.8 出现0.2mm裂缝时各试验梁荷载（kN）裂缝宽度N-1N-2N-30.2mm2607801400表3.8为试验梁最大裂缝宽度达到0.2mm限值时，各试验梁对应的荷载值，可以明显的看出N-3梁的荷载值远大于N-1梁和N-2梁。从表3.7与表3.8可以看出，从N-1试验梁到N-3试验梁，同一荷载等级下裂缝的宽度呈递减趋势。在当荷载小于1500kN时，N-3试验梁的最大裂缝宽度远小于N-1梁与N-2梁，最终破坏裂缝宽度也明显小于其余两根试验梁；同时，当混凝土板中最大裂缝达到限值0.2mm时，N-3试验梁的荷载分别比N-1和N-2试验梁提高了438%和93%，说明后结合预应力组合梁在承载时混凝土板的受力比无预应力组合梁以及先结合组合梁更为优越。3.3试验梁荷载与应变关系(1) N-1试验梁图3.28图3.30分别为N-1试验梁中支点、距离中支点一倍梁高截面以及距中支点1/4跨截面的钢梁与混凝土板应变。从图中可以看出，在荷载达到1500kN时，中支点的上翼缘与底板开始屈服，同时腹板上下边缘部分也开始屈服。同时，腹板中心的应变数值正，说明在加载的过程中截面的中性轴一直位于腹板中心线下方。由于在采集系统临时出现故障，故混凝土板中的荷载应变数据没有有效采集。（a）顶底板应变（b）腹板应变图 3.28 中支点截面钢梁应变（a）顶底板应变（b）腹板应变图3.29 一倍梁高截面钢梁应变（a）顶底板应变（b）腹板应变图3.30 距中支点1/4跨截面钢梁应变(2) N-2试验梁图3.31图3.33分别为试验梁中支点、距离中支点一倍梁高截面以及距中支点1/4跨截面的钢梁与混凝土板应变。从图中可以看出，在荷载达到1800kN时，中支点的上翼缘与底板开始屈服，同时腹板上下边缘部分也开始屈服，说明混凝土板中的预应力钢绞线使试验梁截面模量增加明显。同时，腹板中心的应变数值随着荷载的增加，腹板中心处的应变在