U形风线预应力筋孔道摩阻试验研究

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。U形风线预应力筋孔道摩阻试验研究U形风线预应力筋孔道摩阻试验研究U形风线预应力筋孔道摩阻试验研究年l6卷年1期VoI_l6No.1湖北I学院学扳JournalorHubeiPolytechnicUnIersIty2001年3月M".2001文号1003-4684(2001)03006204-u形曲线预应力筋孔道摩阻试验研究陈月顺,余天庆,熊健民(1湖北工学院土木工程束,湖北武汉430068f2湖北工学院机械工程束,湖北武覆430068)抽蔓通过模型试验,测定了张拉时u形曲线预应力筋中有效应力沿

2、预应力筋的分布以及混凝土中的有效应力的分布情况,并比较了在相同条件下,直线预应力筋与曲线预应力筋的孔道摩阻的不同分布规律,为更好地弄清u形曲线预应力筋孔遭摩阻的作用机理提供了试验依据.关薯询曲线预应力筋;孔道摩阻;测试分析;张拉r-ee圉分娄号TU378.1文献标识码:A预应力混凝土由于提高了钢筋混凝土构件的抗裂度和刚度,克服了钢筋混凝土的固有弱点,使预应力混凝土结构能在大跨与高层建筑,桥粱,铁路,海洋,水利,能源等极为广泛的领域内得到应用,但其主要还是应用于抗弯构件.随着高强度钢筋及混凝土的出现,以及结构发展的需要,预应力混凝土的应用出现了更广阔的前景.1)整体预应力装配式板柱建筑(IMS体

3、系)在我国的发展".IMS体系具有良好的抗震性能;且由于结构属板柱结构,建筑布置灵活;同时投资省,施工简单.2)预应力混凝土在特种结构中的应用.在储油罐,压力容器等特种结构中的应用,可以简化结构型式,减小截面尺寸.3)预应力混凝土在大跨度桥梁中应用的发展.在大跨桥梁中的应用,不仅仅限于在预应力混凝土桥面粱上,在斜拉桥桥塔中的应用也日新月异,因为这样可以使桥塔成为简单的箱形,从而方便地提供用于检修的通道.在国内的黄山太平湖大桥口】,南京长江二桥,郧阳汉江公路大桥,岳阳洞庭湖大桥中都用到了环状预应力混凝土桥塔.预应力混凝土的关键是在其受荷之前对结构构件施加一永久应力.以抵消荷载应力的一部

4、分或全部,所以需施加的应力以及施加后在结构中所产生的有效应力的确定是顼应力结构的设计关键.但我国混凝土结构设计规范GBJ1o一89及美国ACI3I892只提供了一般条件下常用张锚工艺体系的摩阻损失数据,对于大曲率预应力混凝土结构其孔道摩阻都必须进行专门试验.1试验方案及测试内容1.1试验方案为了确定曲线预应力筋的孔道摩阻分布规律,试验计划分为三部分内容:一是测定张拉时沿预应力筋的有效应力分布;二是测定张拉时台座中的有效预应力分布;三是比较直线预应力筋和曲线预应力筋的孔道摩阻分布的不同.根据以上计划,试验方案如下:预应力筋采用三种布置形式,即直线,曲线和U形;预应力张拉方式为两端张拉,当混凝土强

5、度达到设计强度的85后进行张拉.每束张拉力为2343.6kN,张拉力采用双控,并且以引伸量为主.为了精确测量张拉力,在预应力筋两端安装压力传感器测定其张拉应力,传感器在张拉前经MTS试验机标定.1.2测试内容测试内容分为两部分:预应力筋应力测量和混凝土应力测量.预应力筋的应力测量包括两项内容:预应力筋上的测点和预应力筋张拉端的传感器,其中预应力筋上的测点是为了测量在预应力筋张拉时其各主要截面的有效应力,采用粘贴阻值为l】9n的胶基应变片(每个截面均匀沿预应力筋贴9片,取其平均值作为该截面的应变)测定;预应力筋两个张拉端则是利用自制的传感器(利用MTS试收稿日期2000-l2一l9作者简介阵月麒

6、(1975一),男,湖北宜昌,湖北工学院硕士研究生,从事预应力结构的研究第16卷第1期陈月顺等U开j曲线情应力筋孔道摩阻试验研究验机进行标定)测定有效张拉力,其读数由YJ一25静态电阻应变仪测出.混凝土应力测量也包括两项内容:混凝土内部应力测量和混凝土表面应力测量.其中混凝土内部应力采用预埋钢筋计测量各截面应变,再利用钢筋计的应力一应变关系,即可算出相应点的应力,从而得出截面上的应力云图混凝土表面应力测量则是采用直接在混凝土表面粘贴纸基应变片,从而计算出相应点的应力.1.3试验荷载工况为了能反映出在不同张拉力下预应力筋和混凝土的应力变化,分级施加张拉力.各级张拉力(单位:kN)为:02306O

7、09O012OO一150018OO21OO2343.6.2模型制作及测点布置2.1试验概况本试验取自于一斜拉桥的主塔斜拉索锚固区足尺模型试验.该模型为单箱单室预应力混凝土截面,其预应力布置采用u形弯束和直线预应力钢束等几种形式,其中u形弯束半径仅为1.5m.根据索塔的宴桥设计图纸,试验截取其中的一个索孔节段,制作足尺模型作为试验张拉台座进行试验和分析.台座顺桥向长7m,横桥向宽为4.5m,高为2.55m,锚固墙厚为1.2m,箱体两边肋厚分别为0.6m及0.8m,箱内各角均设置了0.4×0.4m,0.3×0.8m的倒角(见图1).1208o75201I口20758o120&#

8、39;.'1.lr,1,=I'i亡-=.-.700图1台座平面图(单位clr1)节段内有N1,N2预应力钢束各4束,N3,4预应力钢束各2束,具体布置见图2,图中的钢束采用1512型钢绞线.公称直径为15.24mrll,其标准抗拉强度为R一1860MPa,弹性模量为1.95×10MPa,单根钢绞线的张拉控制力为195.3kN,每个截面贴18片应变片.模型采用C50混凝土,边长15cm的立方体试块28天实测强度为47.6MPa.预应力管道的预埋按图纸进行,预应力管道定位钢筋焊于主筋骨架,以确保预应力管道精确定位.预应力管道密封良好,以防止混凝土浇注时漏浆._j一图2钢绞

9、线大样图及测点布置图2.2测点布置根据试验测试内容的要求,测点布置为:钢绞线表面测点(见图2);混凝土表面测点布置(由于台座对称,故取其一半贴应变片);混凝土内部钢筋计布置(在高度方向上均匀布置四个截面,如图3).(a)混凝土表面测点布置画画画画10-108-8(b)混凝土内部测点布置图3混凝土耐点布置图64湖北工学院2001年第1期回油0167505.5803.51096.51356.5164651916.52194.51744.50149.5468.2747.61056j1351l7】673.1941.52217.91824.53.2伸长量(表2)表2伸长量cm4结论1)从实测的数据看,预

10、应力筋曲率对预应力摩阻损失影响是很大的(图4).比较N2,N3和N4,其相同截面的摩阻损失分别为42,14和0.33,但其相应的弹性回缩损失则相反,分别为3.(a)传感器睡数,kHN2-2社而H2-l截而一l截面xN4一l被表文受湖北I学院青年基金资助参考文献5,18和19%.2)张拉持荷一定时间和超张拉可以减少一些摩擦损失.从N1和N2看,持荷一段时间后,传感器应力下降了25左右,但预应力筋的应力只下降了不到10.3)曲线预应力筋的实际张拉伸长值与计算值的误差较大,结合风束应力进行分析,引起差别的原因主要是初始非线性变形造成的.但由于试验数据少,还有待于进一步试验.4)影响曲线预应力筋的摩擦

11、损失的因素多且较复杂.今后须对采用不同钢材品种,包裹材料的预应力筋作进一步的试验.蒜每辱(b)传感器睡赦,kHl截面2截面3藏4筏蛳o5碱lm翻4传感器一锕绞线1杨华雄.整体预应力装配式板柱建筑的设计与施工(第1I叛)M.北京:中国计划出版社,1996.2张海玲单索面箱粱斜拉挢塔粱局部应力分折D同济大学:同济大学桥粱工程系,1995.3邓海.湖北省郧用汉江公路太挢索塔设计EZ3.武汉:92全国桥粱结构学术大会,1992,217221.ii.嘲瑚i6882.8.雠m.12258¨.三三咖詈i76l86.0屯u3曲明船O1OOi0的帕驰晡盯弛伯14711112l9:43i:30非印加!1

12、0帕鲫阳帅鲫啪渤78686710448O0孤¨们ii1il7.1i70079024引766ii;121451201520叽蚰¨船¨iiil.螂啪一一22一2一.Di_l舯一.一邬_:一_o.J室L畜_叫叫砖.1§x.¨一一譬J罾鹰一督1鲁一言一言_叫哮第16卷第1期陈月顺等u开;曲线豫应力薪孔道摩阻试验研究TestandResearchaboutUCurvedPrestressedReinforcement'SFrictionCHENYue-shun,YUTianqing,XIONGJianrain(1Dep.ofCivilg.,Hub

13、eiPolytechnicUnit_1Wuhan430068,China;2Dep.ofMechanicalEngin.,tatubeiPolytechnicUniv.,Wuhan430068?China)Abstract:Withthemodeli"gtesting,theeffectivestressesintheUcurvedprestressedreinforcementsandtheconcretehavebeendetermined.Ontheotherhand,thedifferentdistributionsoffrictionbetweenthelinearandt

14、hecurvedprestreSsedreinforcemenrshavebeencompared.Moreover,anexampleaboutUcurvedprestressedreinforcement'sfrictionhasbeenprovided?Keywords:curvedprestressedreinforcements;friction;testing;stretching责任编辑:张岩芳(上接第61页)ActiveSoilPressureonRetainingWallWithLayeredBackfillsYANGXueqiang(Dep.ofCivilEngin.,HubeiPolytechnicUniv.,Wuhan430068,China)Abstract:Basedonsoilplasticityandlimitanatysistheory,togetherwithslidingharmoniousconditionoflayeredbacMills,